據IDC稱，到2025年，物聯網設備將產生超過73澤字節（ZB）的數據。

換句話說，隨著物聯網熱潮的繼續，這些設備將產生一波巨大的數據浪潮，這些數據將需要被引導、處理和存儲。

這個問題不僅限于任何一個行業。根據研究公司Yole Développement的數據，汽車制造商在2021年安裝了40億千兆字節（GB）的基于NAND的存儲，到2024年可能需要160億GB，到2028年可能需要780億GB。與此同時，西部數據估計，到2020年，智能手機用戶產生的存儲工作負載高達每位用戶每天30GB，高于2015年的每天不到15GB。

規劃嵌入式存儲

一個簡單的事實是，現代的、永遠在線的、完全數字化的世界依賴于大量的數據。嵌入式系統的開發人員和系統架構師需要從產品開發過程的一開始就考慮存儲需求，無論其行業如何。

這不僅僅是關于數量 - 盡管這顯然是一個重要的考慮因素。存儲用戶需要評估性能（讀/寫操作的速度）和可靠性，以減少平均故障間隔時間 （MTBF）。可靠性的一部分與耐用性有關，耐用性本質上是在設備生命周期內寫入和重寫大量數據的能力。用戶在選擇存儲時，還必須考慮其設計或產品的特定連接性和容量需求。

讓我們從連接性開始。在開發非嵌入式、依賴于云的應用程序時，存儲相對容易解決：只需分配更多 S3 存儲桶即可。要是物聯網中這么簡單就好了。的確，對于長期存儲，來自物聯網設備的數據可以像任何其他位一樣存儲在云中。云是物聯網等式的重要組成部分，但它不是一站式商店。

云存儲取決于設備連接到云的能力，在許多應用程序中，網絡連接不是給定的。地下深處或遠在海上的設備可能會長時間斷開互聯網，從而無法訪問云存儲。對于依賴嵌入式傳感器的自動駕駛汽車，無線連接的延遲和間歇性可能會帶來不可接受的風險。對于此類設備，板載存儲更快，更可靠。

對于嵌入式設備，耐用性比位于數據中心的個人移動設備或系統要大，因為更換非常簡單。更換位于離地面300米的天線尖端或海上鉆機深水下的設備中的存儲單元要困難得多。因此，設計人員希望選擇能夠持續很長時間的存儲，無論是在耐用性（許多讀/寫周期）方面，還是在設備使用壽命期間可能需要的容量方面。

正確測量耐久性

存儲設備的耐用性是通過您可以寫入它的數據量（以 TB 為單位）來衡量的。寫入的 TB 數 （TBW） 限制因存儲類型而異，因此需要根據預期的實際工作負荷估計數據寫入要求。

另一個需要考慮的重要項目是寫入放大因子 （WAF）。WAF 是實際寫入 NAND 的數據量與系統發送到 NAND 的數據量的對比。如果設備接收到大量不會填滿內存頁的數據寫入，則這兩個數字可能會有所不同。這會導致分散在許多不同頁面上的存儲空間，只能通過移動數據來釋放這些空間（類似于對硬盤驅動器進行碎片整理）。移動該數據的過程會占用額外的寫入操作。

這意味著，如果主機向支持汽車應用程序的存儲設備發送50TB的數據，并且設備必須移動大量數據才能有效地填充內存頁，從而產生3.0的WAF，則NAND的實際TBW為150TB。顯然，這將導致NAND的使用壽命比您期望的WAF為1.0時短得多。在主機端可以做一些事情來解決這個問題，但是如果你計算不正確，在這種情況下，實際使用壽命可能只有1/3，并可能導致系統意外故障。這只是系統設計人員需要知道汽車將如何訪問存儲設備并考慮產品壽命的另一個原因。

針對 IIoT 設計存儲

工業設備有其獨特的要求，這些要求將根據具體應用而有所不同。

環境：設備將在什么環境中運行？可能影響存儲設備的可靠性和性能的環境條件包括海拔高度、溫度、濕度和振動。高壓和加速度也可能發揮作用。確保您使用的存儲在其預期環境中的額定值適合運行，或者對于將來可能遇到的環境，該存儲經得起未來考驗。

耐力：您可以向設備寫入多少數據？如上所述，考慮設備的壽命很重要，但寫入頻率也很重要。新的工作負載通常需要能夠長時間支持連續讀取和寫入操作的存儲。更高的耐用性將減少所需的維護量。

數據保留：您需要將數據可靠地存儲多長時間？數據是在端點、在“邊緣”設備附近的現場設備中還是在云中進行處理和分析？對于某些工業應用，您需要將數據保留更長時間：例如，在農業或天氣應用中，您可能需要將數據保留數月或數年，以便比較季節性溫度模式。您的存儲解決方案需要能夠根據應用程序和組織（或行業）的數據保留策略，根據需要保留數據。

遠程監控：IIoT 設備并不總是很容易訪問。您如何監控這些設備以確保它們正常運行，或在缺陷實際發生之前預測缺陷？監控和預測性維護已經是生產設備的常見考慮因素，它們對于IIoT設備和支持它們的存儲也很重要。

汽車應用中的存儲

用于乘用車、卡車或其他車輛的嵌入式設備需要足夠堅固，以承受各種環境，以及灰塵、污垢、振動和加速。此外，安全問題和法規可能會施加自己獨特的要求。以下是汽車行業的一些存儲注意事項。

汽車級：在開發用于汽車的嵌入式設備時，汽車級存儲是必須的。這些設備需要承受更寬的溫度范圍，從-40C到105C。為了滿足汽車行業的嚴格要求，這些存儲單元將經過廣泛的測試，以確保它們不易發生故障。

接口：汽車器件的設計人員可以使用各種存儲接口，包括標清、MMC、UFS 和 PCIe。使用哪一個將取決于所使用的 SoC。但性能要求也會影響此選擇。

例如，對于不需要超高速讀取和寫入的應用，e.MMC將是一個不錯的選擇，并且可以幫助避免高性能設計帶來的路由和信號完整性挑戰。UFS是性能的下一步，并且越來越受歡迎。PCIe 即將出現，將是支持高性能應用程序的不錯選擇。

耐力：最后，在汽車中，就像在IIoT中一樣，耐用性也很重要。車輛會產生大量數據，這可能導致大量的讀取和寫入操作。確保正在使用的存儲的 TBW 容量適合你正在構建的設備的預期壽命。

元宇宙及其他領域的存儲

您可能不認為嵌入式設備在元宇宙中會發揮重要作用，但它們確實如此 - 從用于真正沉浸式虛擬現實（VR）體驗的3D耳機到更便攜的眼鏡，當用戶在現實世界中走動時提供增強現實（AR）體驗。這些設備利用嵌入式存儲，這帶來了自己的一系列考慮因素。

功耗：雖然我們仍處于AR和VR設備開發的早期階段，但有一些一般準則。這些設備中的存儲將在很大程度上借鑒智能手機等移動設備的要求。功耗至關重要，因為它會影響電池壽命 - 這是消費者的主要關注點。

重量：在 AR 中，體重可能變得異常顯著。對于眼鏡等可穿戴設備，每一克都很重要。如果你的眼鏡只有12克重，即使增加一兩克也是一個明顯的差異。存儲設備的外形尺寸和尺寸會影響其重量，應予以考慮。

無論我們是否都會戴著AR眼鏡四處走動，有一件事是明確的：嵌入式計算的行業和用例的范圍正在不斷擴大。這意味著數據量將繼續增加，隨之而來的是對更多存儲的需求，以及比以往更快、更持久、更能抵抗環境因素的存儲。嵌入式系統設計人員最好不要讓存儲成為事后的想法，并在規劃下一代物聯網時從一開始就考慮存儲。

審核編輯：郭婷