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ELETTRONICA OGGI 501 - APRILE 2022 46 DIGITAL FLASH MEMORIES Fig. 3 – L’utilizzo di pseudo-SLC (pSLC) non solo migliora la resistenza della flash NAND MLC, ma permette anche di ridurre la capacità totale necessaria del dispositivo per lo stesso carico di lavoro su un’operazione MLC pura soluzioni con NAND gestita invece di sviluppare il proprio software di livellamento dell’usura per la NAND 3D non gestita. Le opzioni con flash NAND gestite includono e-MMC (Embedded Multimedia Card) e UFS (Universal Flash Storage). e-MMC è l’opzione più popolare, poiché la sua tecnologia di base è presente sul mercato da 20 anni. La maggior parte dei SoC (System-on-Chip) include un supporto integrato per l’interfaccia fisica, semplificando l’integrazione nei design. I più recenti dispositivi conformi allo standard JEDEC 5.0/5.1 possono raggiungere velocità di trasferimento dei dati fino a 400 MB/s e includono ECC, livellamento dell’usura e bad block management (gestione dei blocchi difettosi). Lo standard JEDEC definisce inoltre una gamma di registri che forniscono dettagli sui cicli W/E consumati e i blocchi avanzanti rimanenti. Ciò rappresenta un importante vantaggio rispetto a una NAND non gestita, che non fornisce tali registri o dati di durata prevista e quindi necessita di un controller esterno. Sfruttare lo pseudo SLC I dispositivi flash e-MMC NAND MLC e TLC possono essere configurati con una partizione pseudo SLC (pSLC) in tutti quei casi in cui esistano preoccupazioni in termini di endurance,mantenimentodei dati eprestazioni di scrittura. Ciò riduce i dati archiviati su una cella a 1 bit, dimezzando la capacità della cella MLC (da due bit a uno) e riducendo la capacità di un terzo (da tre bit a uno) nel caso di cella TLC. La modalità pSLC rende quindi possibile l’esecuzione di un numero di cicli W/E maggiore di un fattore compreso tra 5 e 10, che sarebbero possibili solamente utilizzando soluzioni MLC o TLC native.[2] pSLC può anche ridurre la capacità di archiviazione totale necessaria a implementare la stessa applicazione. Per esempio, l’analisi dei carichi di lavoro può indicare che siano necessari 15 GB di memoria MLC per archiviare 45 TB di dati video nel corso della vita specifica di un prodotto. Assieme a 1 GB per il software, sarebbe quindi necessaria una e-MMC da 16 GB. Utilizzando una partizione pSLC, lo stesso carico di lavoro richiede una partizione da 1,5 GB (3 GB di archiviazione MLC), riducendo la capacità totale necessaria del dispositivo a soli 4 GB (Fig. 3). In confronto alle più recenti tecnologie SSD (Solid-State Drive), gli utenti di flash integrata lamentano la mancata disponibilità di dati riguardo all’usura e alla durata all’interno del dispositivo. Nonostante un cambiamento per e-MMC sia poco probabile, JEDEC sta rispondendo a questa esigenza nella definizione degli standard dei dispositivi UFS. Trattandosi di una tecnologia attuale con una velocità di trasferimento (2,33 GB/s) più elevata, supporto per il duplexing completo e una maggiore efficienza dei consumi, UFS rappresenta la soluzione NAND gestita preferita nel caso siano necessarie capacità superiori a 32 GB e il SoC selezionato include la relativa interfaccia. In definitiva, le richieste provenienti dal mercato hanno spinto i produttori di flash NAND a produrre dispositivi con una densità ancora più elevata che utilizzano le tecnologie di interfacciapiù recenti e all’avanguardia. Il passaggiodalle flash NAND 3D è già in atto e ciò implica che i dispositivi NAND SLC non gestiti tradizionali e lo sviluppo di software per il livellamento dell’usura diverranno gradualmente solo un ricordo. A causa della differenza tecnologica tra memorie flash planari e 3D, chiunque abbia la necessità di sviluppare software di livellamento dell’usura dovrà lavorare a stretto contatto con i produttori per sviluppare gli algoritmi necessari. L’archiviazione di diversi bit per cella è lo standard per le attuali memorie flash NAND. Tuttavia, pSLC rappresenta una buona alternativa per chiunque desideri migliorare l’endurance e la durata di archiviazione. Le memorie flash NAND gestite, come e-MMC e UFS, semplificano notevolmente l’implementazione, ma l’utilizzo di tali dispositivi richiede comunque analisi approfondite dei carichi di lavoro futuri nel corso della vita operativa per impedire l’usura anticipata dell’archiviazione non volatile. RIFERIMENTI [1] https://static.nhtsa.gov/odi/inv/2020/INOA-EA20003-5829.PDF [2] https://business.kioxia.com/content/dam/kioxia/shared/business/ memory/doc/KIOXIA_pSLC_for_IoT_devices_Tech_Brief.pdf