數(shù)據(jù)可靠性是嵌入式產(chǎn)品開發(fā)中的關(guān)鍵問(wèn)題，涉及多個(gè)層面的設(shè)計(jì)和選型。從本期開始，我們將通過(guò)一系列內(nèi)容深入探討嵌入式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的可靠性問(wèn)題。

?前言

數(shù)據(jù)可靠性是嵌入式產(chǎn)品不可回避的問(wèn)題，許多工程師為此絞盡腦汁，但仍難以找到完美的解決方案。解決數(shù)據(jù)可靠性是一個(gè)系統(tǒng)性工程，涉及元器件選型、硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用設(shè)計(jì)等多個(gè)方面，任何一個(gè)單一的方面都無(wú)法徹底解決問(wèn)題。本期我們先來(lái)聊聊元器件選型。
?元器件選型：存儲(chǔ)介質(zhì)的選擇

在元器件選型階段，存儲(chǔ)介質(zhì)的選擇至關(guān)重要。對(duì)于大容量存儲(chǔ)，通常會(huì)選擇NAND Flash和eMMC，而小容量的EEPROM、NOR Flash以及超大容量的硬盤則不在本次討論范圍內(nèi)。1. eMMC與NAND Flash的對(duì)比NAND Flash和eMMC都是常用的存儲(chǔ)介質(zhì)，但它們?cè)谛阅堋⒊杀竞涂煽啃苑矫娲嬖陲@著差異。eMMC自帶控制器，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)寫平衡，這對(duì)數(shù)據(jù)可靠性是有幫助的。如果處理器性能和成本允許，建議優(yōu)先選擇eMMC作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。如果由于處理器性能或成本限制，需要選擇NAND Flash，則需要進(jìn)行更多的區(qū)分和考量。目前，NAND Flash根據(jù)工藝和存儲(chǔ)密度可分為SLC、MLC、TLC和QLC四種類型：

圖1 SLC、MLC、TLC、QLC的詳細(xì)特性

• SLC（單層單元）：每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)1位數(shù)據(jù)，擦寫次數(shù)可達(dá)10萬(wàn)次，讀寫速度較快，成本較高。SLC NAND Flash因其高可靠性和長(zhǎng)壽命，常用于對(duì)數(shù)據(jù)可靠性要求極高的應(yīng)用。
• MLC（多層單元）：每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)2位數(shù)據(jù)，擦寫次數(shù)通常為1萬(wàn)次，讀寫速度稍慢，成本適中。MLC NAND Flash在性能和成本之間取得了較好的平衡，適用于大多數(shù)嵌入式應(yīng)用。
• TLC（三層單元）：每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)3位數(shù)據(jù)，擦寫次數(shù)約為3000次，讀寫速度較慢，成本較低。TLC NAND Flash在容量和成本上具有優(yōu)勢(shì)，但可靠性相對(duì)較低，適用于對(duì)數(shù)據(jù)可靠性要求不高的應(yīng)用。
• QLC（四層單元）：每個(gè)存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)4位數(shù)據(jù)，擦寫次數(shù)僅為1000次，讀寫速度最慢，成本最低。QLC NAND Flash雖然容量大且成本低，但擦寫次數(shù)少，可靠性較低，建議謹(jǐn)慎使用。

為了提高數(shù)據(jù)可靠性，在滿足容量需求的前提下，建議優(yōu)先選擇SLC和MLC，謹(jǐn)慎選擇TLC，盡量避免選擇QLC。ZLG致遠(yuǎn)電子深耕嵌入式領(lǐng)域二十余年，核心板、工控板和工控主機(jī)都嚴(yán)格遵循這一選型原則，為用戶提供可靠的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)硬件基礎(chǔ)。

圖2 ZLG致遠(yuǎn)電子邊緣技術(shù)產(chǎn)品
?未來(lái)趨勢(shì)與技術(shù)展望

隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，一些新興的存儲(chǔ)技術(shù)逐漸進(jìn)入市場(chǎng)，有望在未來(lái)取代傳統(tǒng)的NAND Flash和eMMC。例如：

• 3D XPoint：由英特爾和美光聯(lián)合開發(fā)的3D XPoint存儲(chǔ)技術(shù)，具有極高的讀寫速度和耐用性，擦寫次數(shù)可達(dá)數(shù)十萬(wàn)次，適合高性能計(jì)算和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用。
• MRAM（磁阻隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）：MRAM結(jié)合了RAM的高速讀寫能力和Flash的非易失性，具有無(wú)限的擦寫次數(shù)和極低的功耗，適用于嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
• ReRAM（阻變存儲(chǔ)器）：ReRAM通過(guò)改變材料的電阻狀態(tài)來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，具有高密度、低功耗和快速讀寫的特點(diǎn)，適合高容量存儲(chǔ)應(yīng)用。

數(shù)據(jù)可靠性是嵌入式產(chǎn)品開發(fā)中的一個(gè)重要課題。從元器件選型到系統(tǒng)設(shè)計(jì)，每一個(gè)環(huán)節(jié)都至關(guān)重要。ZLG致遠(yuǎn)電子始終致力于為用戶提供高質(zhì)量、高可靠性的硬件解決方案。如果您對(duì)嵌入式數(shù)據(jù)可靠性有其他建議和想法，歡迎在評(píng)論區(qū)留言討論。