NAND-Flash im Überblick

Die Technologieknoten und die Anzahl der Bits pro Zelle ändern sich in NAND-Flash schnell. Die Benutzerkapazität wird ständig erhöht, während die Kosten pro Bit kontinuierlich sinken.
Das Hauptunterscheidungsmerkmal ist bei NAND-Flash die Anzahl der Bits pro Zelle.

· SLC (Single-Level Cell) speichert 1 Bit pro Zelle
· MLC (Multi-Level Cell) speichert 2 Bits pro Zelle
· TLC (Triple-Level Cell) speichert 3 Bits pro Zelle
· QLC (Quadruple-Level Cell) speichert 4 Bits pro Zelle

Die Zuverlässigkeit und Datenstabilität jeder programmierten Ebene nimmt mit jedem zusätzlichen Bit ab.
Swissbit liefert weiterhin Produkte mit SLC, MLC und 3D-NAND-TLC.

3D-NAND Technologie

3D-NAND ist die neueste technologische Innovation zur Erhöhung der Chipkapazität und Reduzierung der Kosten innerhalb der Möglichkeiten der Lithographie.
Die hohe Integration der Speicherelemente ist durch den Wechsel von Floating Gate zu Charge Trapping möglich geworden. Er gestattet eine problemlose vertikale Rotation der Bitlinien und das Stapeln von aktuell mehr als 100 Schichten.

Die neue 3D-NAND-Technologie ermöglicht Produkte mit hoher Speicherdichte zu geringeren Kosten, erfordert jedoch eine wesentlich umfangreichere Fehlerkorrektur und eine ausgefeilte Verwaltung durch die Flash-Firmware. Nur wenige 3D-NAND-Produkte unterstützen industrielle Betriebstemperaturbereiche von -40 °C bis +85 °C und im Speziellen einen Temperaturwechsel von bis zu 125°K, der anzeigt, wie weit sich die Temperatur zwischen dem Schreiben und Lesen der Zelle verändern darf.
Während viele 3D-NAND-Produkte in Consumerqualität erhältlich sind, unterstützen nur wenige Produkte industrietaugliches 3D-NAND.
Swissbit setzt TLC NAND mit höchster Qualität und mit Eignung für den Industrieeinsatz bei fast allen neuen Produkten ein.

 

 

 

 

Technologievergleich

Die Lebensdauer von Flash-Produkten wird in erster Linie durch die maximale Anzahl an Programmier-/Löschzyklen der Flash-Komponenten bestimmt. SLC-Komponenten ermöglichen normalerweise 100.000 PE-Zyklen pro Block, während MLC und 3D TLC in der Regel für 3.000 PE-Zyklen spezifiziert sind. Andere Faktoren wie Datenstabilität, langfristige Verfügbarkeit, Betriebstemperaturbereich und Kosten pro Bit unterscheiden sich jedoch ebenfalls deutlich je nach verwendeter Technologie, wie aus der Tabelle zu entnehmen ist.

Controllerfunktionen

Der in Swissbit-Produkten verwendete Controller und die Firmware unterscheiden sich erheblich von Konsumgütern. Der Swissbit-Controller bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und geringem Stromverbrauch, hat eine hohe Fehlerkorrekturfähigkeit und unterstützt den industriellen Temperaturbereich.
Die Firmware optimiert die Datenspeicherung, Lebensdauer und bietet Schutz gegen Datenverlust bei plötzlichem Stromausfall und eine starke Fehlerkorrektur.

Data care management Datenpflegemanagement

Verschiedene Einflüsse wie Datenstabilität, Lesestörungs- oder Temperaturbeschränkungen können die Zuverlässigkeit der Daten beeinträchtigen. Bei der neuesten Produktgeneration von Swissbit kommen spezielle Methoden zur Pflege und Aktualisierung der Daten zum Einsatz, um eine höhere Datenintegrität zu erzielen.

Datenpflegemanagement

Power Fail Protection & Recovery Stromausfallschutz

Der intelligente Stromausfallschutz mit Wiederherstellungsfunktion schützt die Daten bei unerwarteten Stromausfällen. Nach einem ungewollten Herunterfahren stellt das Firmware-Journaling sicher, dass alle gespeicherten System- und Benutzerdaten korrekt wiederhergestellt werden und keine Daten verloren gehen.

Stromausfallschutz

Read-only optimized Lesezugriffsoptimiert

Bei vielen industriellen Anwendungen werden die Daten einmal in den NAND-Flash geschrieben und danach nur noch gelesen. Die Firmware kann für solche Fälle optimiert werden, um die größtmögliche Datenstabilität mit möglichst geringen Lesestörungen zu erreichen.

Lesezugriffsoptimiert

Secure erase Sicheres Löschen (Sanitize / Purge) / Schnelles Löschen

Diese Funktion verwendet eine unterbrechungsfreie Sequenz von Datenlöschbefehlen. Selbst ein Ausschalten kann den Vorgang nicht unterbrechen, da er bei Wiederherstellung der Stromversorgung fortgesetzt wird. Mit der optionalen erweiterten Funktion kann der Kunde die Daten anhand verschiedener Standards wie DoD, NSA, IREC usw. bereinigen. Der Bereinigungsalgorithmus kann mit einem Softwarebefehl oder über eine Hardware-PIN gestartet werden.

Sicheres Löschen (Sanitize / Purge) / Schnelles Löschen

Temperature sensor Temperatursensor

Über den Sensor kann die Host-Hardware bzw. Host-Software die Temperatur des Speichergeräts überwachen, um die Datenzuverlässigkeit in der Umgebung der Zielanwendung zu verbessern.

Temperatursensor

TRIM support TRIM

Mit dem TRIM-Befehl kann das Betriebssystem die SSD darüber informieren, welche Datenblöcke nicht mehr in Gebrauch sind und intern gelöscht werden können, was die Systemleistung bei den folgenden Schreibzugriffen erhöht. Mit TRIM-Support kann Datenmüll, der andernfalls zukünftige Schreibvorgänge auf die betroffenen Blöcke verlangsamen würde, im Voraus gelöscht werden.

TRIM

Write Amplification Factor WAF-Reduzierung

Der Schreibverstärkungsfaktor (Write Amplification Factor, WAF) für MLC und TLC-Produkte wird durch die Kombination aus einer seitenbasierten Verwaltung der Firmware-Blöcke, einer leistungsstarken Kartenarchitektur und entsprechenden Konfigurationseinstellungen reduziert.

WAF-Reduzierung

Wear leveling Wear Leveling

Durch eine ausgefeilte Verteilung der Schreibzugriffe und Verwaltung fehlerhafter Blöcke wird eine sparsame und gleichmäßige Verwendung der Flash-Zellen sichergestellt, um die Lebensdauer des Geräts zu verlängern.

Wear Leveling

Ende zo Ende Datenpfadschutz

E2E DP fügt Paritäten oder Fehlerkorrektur den internen Datenpfaden und RAM / ROM Bereichen des Flash Controllers hinzu. Dies verhindert unentdeckte Veränderung der Daten durch Bitfehler.

Ende zo Ende Datenpfadschutz

Block RAID

RAID (Redundant Array of Inexpensive Disks) Technologie wird auf NAND Block-Ebene eingesetzt um einen kompletten Ausfall einer NAND Seite zu reparieren. Dies verbessert in hohem Maße die Zuverlössigkeit des Speichers.

Block RAID

NAND Eigenschaften

Die von Swissbit eingesetzen NAND Flash Bauteile müssen strenge Anforderungen an Qualität, einen weiten Temperaturbereich und lange Verfügbarkeit erfüllen.

Höchste Qualität

Swissbit verwendet nur NAND Speicherbauteile mit höchstem Qualitätsgrad, um damit Produkte mit geringster Fehlerrate und höchster Zuverlässigkeit zu fertigen.

Höchste Qualität

Longevity Langlebigkeit

Bei den langlebigen Produktreihen kommen spezielle Bauteile mit einer langfristigen Lieferzusage von bis zu 10 Jahren zum Einsatz. Mit diesen Produkten fallen bei anspruchsvollen Anwendungen mit hohen Neuqualifizierungskosten die geringsten Betriebskosten an.

Langlebigkeit

Wide temperature support Unterstützung weiter Betriebstemperaturbereiche

Die eingebetteten Datenspeicher von Swissbit sind für den zuverlässigen Betrieb in einem weiten Betriebstemperaturbereich ausgelegt und zugelassen. Die Produkte werden bei den Temperaturgrenzwerten geprüft und mit einem Burn-in-Funktionstest (Test During Burn In – TDBI) im Voraus belastet.

Unterstützung weiter Betriebstemperaturbereiche

SSD Merkmale

Swissbit-Produkte zeichnen sich durch ein robustes Design, Schock- und Vibrationsfestigkeit sowie Unterstützung für die Lebensdauerüberwachung aus.

Electrostatic discharge and electromagnetic interference ESD- und EMI-sicher

Die Produktdesigns entsprechen den neuesten Vorschriften in Bezug auf elektrostatische Entladungen und elektromagnetische Störungen. Swissbit ist bestrebt, mit den eigenen Technologie- und Produktionskapazitäten über diese Grenzen hinauszugehen, zum Beispiel mit der Möglichkeit, System-in-Package (SiP) zu produzieren.

ESD- und EMI-sicher

Life Time Monitoring (LTM) Lebenszeitüberwachung (Life Time Monitoring, LTM)

Mit der Lebenszeitüberwachung von Swissbit können Benutzer den Lebenszeitstatus eines Speichers in allen Einzelheiten einsehen und bevorstehende Ausfälle erkennen, um unerwarteten Datenverlust zu vermeiden. Bei dieser Funktion kommen entweder eine erweiterte S.M.A.R.T.-Schnittstelle (Self-Monitoring, Analysis, Reporting Technology) oder anbieterspezifische Befehle zum Abrufen der Flash-Produktinformationen zum Einsatz.

Lebenszeitüberwachung (Life Time Monitoring, LTM)

Shock & Vibration Schock und Vibrationen

Hohe Widerstandsfähigkeit ist eines der Merkmale, die wir am meisten anstreben. Das Design, der Zusammenbau und die Verwendung ausgewählter Materialien sorgen für eine extrem solide Konstruktion, was durch umfangreiche Tests bestätigt wurde.

Schock und Vibrationen

Temperature sensor Temperatursensor

Über den Sensor kann die Host-Hardware bzw. Host-Software die Temperatur des Speichergeräts überwachen, um die Datenzuverlässigkeit in der Umgebung der Zielanwendung zu verbessern.

Temperatursensor

Wide temperature support Unterstützung weiter Betriebstemperaturbereiche

Die eingebetteten Datenspeicher von Swissbit sind für den zuverlässigen Betrieb in einem großen Betriebstemperaturbereich ausgelegt und zugelassen. Die Produkte werden bei den Temperaturgrenzwerten geprüft und mit einem Burn-in-Funktionstest (Test During Burn In – TDBI) im Voraus belastet.

Unterstützung weiter Betriebstemperaturbereiche

Hardware-unterstützter Stromausfallschutz

Produkte mit dem Swissbit powersafe-Feature verwenden zuverlässige Tantalkondensatoren zur Energiespeicherung, so dass im Falle eines plötzlichen Stromausfalls die Ladung genutzt wird, um den Cache-Inhalt in den NAND-Flash abzuspeichern.

Hardware-unterstützter Stromausfallschutz

Conformal coating Schutz-Beschichtung

Swissbit bietet ausgewählte Produkte mit einer speziellen Schutzbeschichtung an. Bei dieser Beschichtung handelt es sich um eine dünne Polyurethanschicht, die vor aggressiven Umweltbedingungen wie Staub, Feuchtigkeit oder korrosiven Gasen schützt.

Schutz-Beschichtung