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Die Wahl des passenden Flash- Speichers zur richtigen Anwendung

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Weitere Individualisierungsmöglichkeiten können auch die Bauweise und die Verarbeitung des finalen Speicherproduktes betreffen um einen langlebigen Einsatz in industriellen Anwendungen zu ermöglichen. Durch eine Schutzlackversiegelung oder das Underfill-Verfahren kann beispielsweise die Struktur der verbauten Komponenten gestärkt und der Schutz vor äußeren Einflüssen verbessert werden. Auch eine angepasste SSD Lifetime-Monitoring Software, welche die spezifischen Anforderungen von Industriekunden berücksichtigt, unterscheidet ein Industrieprodukt von seinem Consumer-Pendant. Dass jedes einzelne Flash-Produkt vor der Auslieferung aufwändig getestet wird, versteht sich für seriöse Anbieter von Industriespeicherprodukten von selbst.

Abgesehen von den Produkteigenschaften und zusätzlichen Features, nehmen aber auch Services eine sehr wichtige Rolle. Wer ein Flashspeicherprodukt für den industriellen Einsatz kauft, erhält im gleichen Atemzug eine intensive Beratungsleistung vor dem Kauf sowie während der Nutzungsdauer. Da die Evaluation einer Speicherlösung in der Regel viel Zeit und Ressourcen in Anspruch nimmt, sind Kunden bei Projekten, die eine Langzeitverfügbarkeit erfordern, auf Services wie fixed BoM, PCN-/ECN-/EOL-Notices und LTB Handling oder Flash Roadmaps angewiesen. Darüber hinaus muss gewährleistet sein, dass etwaige RMA-Fälle aufwändig analysiert und schnell abgewickelt werden.

Industrieprodukte Consumer-Produkte
Produkt Flash-Typ flexibel
SLC, SuperMLC, MLC
fix
MLC oder TLC
Besonderheiten diverse
z.B. Wide Temperature Flash, hochentwickelte Kondensatoren
keine
Controller/Firmware individualisierbar Standard
Features wählbar
z.B. Intelligent Power Shield, Hardware Purge
Standard
Produktanpassung diverse
z.B. Schutzlackversiegelung, Underfill, AES-Verschlüsselung, TCG Opal, Anti-Schwefel-Technologie
nicht möglich
Software professionell
mit erweiterten Einstellungsmöglichkeiten
Standard
mit Basisfunktionen
Service Kaufberatung
intensiv, individuell
direkt vom Hersteller
eher allgemein
von der Website, Medien, Händler
Langzeitverfügbarkeit ja
Fixed BoM, PCN-/ECN-/EOL-Notices, Last-Time-Buy, Roadmaps
keine
Support tiefgreifende Analysen
z.B. FAE Unterstützung, 8D Reports
Support von geschultem Fachpersonal

Hinter all diesen Faktoren steht natürlich ein erheblicher Zeit- und Kostenaufwand, so dass mit dem höheren Preis ein weiterer Unterschied zwischen Industrie- und Consumer-Flash-Produkten resultiert.

Fallstudien – wie wähle ich den korrekten Speicher?

Da die Plattformen von Industriekunden über mehr als fünf bis zehn Jahre ihre Dienste verrichten müssen, ist es essentiell, dass die Wahl des Flash-Produktes wohl durchdacht ist und Umweltfaktoren sowie der konkrete Anwendungsfall mit in die Betrachtung einfließen. Folgende drei Fallbeispiele verdeutlichen, welche unterschiedlichen Kriterien und Anforderungen in den jeweiligen Situationen die Wahl des Speichers beeinflussen.

Fall 1: Es gilt zu ermitteln, welcher Flashspeicher für ein medizinisches Tablet geeignet ist, auf dem die Gesundheitsdaten von Patienten gespeichert werden. 8 GByte Speicherplatz sollen in Form einer Speicherkarte zum Einsatz kommen. 10% der Daten werden sequenziell geschrieben, 90% zufällig. Es werden pro Tag 10 GByte Daten erfasst. Die Betriebs-/ Lagerungstemperatur liegt bei 10°C – 28°C.

Da es sich um eine schreibintensive Anwendung handelt, ist Endurance das wichtigste Kriterium. Die Gesamtschreibleistung der Flash-Speicherkarte lässt sich folgendermaßen ermitteln: Haltbarkeit des Produkts = (Verfügbare Kapazität x Haltbarkeit des Flash in Program-Erase-Zyklen) / (Schreibverstärkung (WAF))

Dank einer Beratung des Herstellers kann der Entwickler die Schreibverstärkung (engl.: WAF für Write Amplification Factor) für die jeweiligen Flash-Typen in Erfahrung bringen. Der WAF ist ein Maß für die Effizienz eines Controllers und wirkt sich auf die Endurance des Speicherprodukts aus. Je geringer der Wert des WAF desto besser ist das für die Haltbarkeit des Flashmediums: Schreibverstärkung (WAF) = (vom Host kommende Datenmenge) / (tatsächlich in den Flash geschriebene Datenmenge)

Flash-Typ TLC MLC SuperMLC SLC
Verfügbare Kapazität
7,6 GByte
7,6 GByte 7,6 GByte 7,6 GByte
Flash Endurance
(P/E-Zyklen)
500 3.000 30.000 50.000
WAF 1,8 1,3 1,2 1,1
Gesamtschreibtleistung
(TBW)
2111 GByte
17,53 TByte
185,55 TByte
337,36 TByte
Tägliches Schreibvolumen
10 GByte 10 GByte 10 GByte 10 GByte
Lebensdauer 211 Tage
4,8 Jahre
52 Jahre
94,5 Jahre

Anschließend lassen sich die TBW-Werte errechnen und gegenüberstellen. Bei einem täglichen Schreibvolumen von 10 GByte ist bei einer Verwendung von MLC-Flash eine Lebensdauer von knapp fünf Jahren zu erwarten, was für den genannten Anwendungszweck ausreichend sein sollte. SuperMLC Flashspeicher, der nur einen Bit in der MLC Flashzelle anspricht, wäre eine kostengünstige Alternative, wenn die 5 Jahre nicht ausreichen sollten. Angesichts der hohen Preise für SLC-Flash ist eine solche Speicherkarte trotz längerer Lebenserwartung wirtschaftlich nicht sinnvoll.

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