3D TLC NAND Flash technologie už i v průmyslu

Společnost Apacer uvádí na trh novou sérii ST170 v provedení 2.5" SSD, M.2, mSATA, MO-297, CFast a uSSD.

Aby byly produkty spolehlivé a současně vysoce výkonné používají:

• Korekci / detekci chyb
• Ochranu dat při výpadku napájení
• Správu vadných bloků flash paměti
• Globální algoritmus pro vyrovnání opotřebení - všechny volné bloky ve všech flash čipech jsou spravovány společně jako jedno úložiště. Kontrolér se snaží rozložit zápisy rovnoměrně na všechny bloky flash paměti. Účinnost algoritmu můžete posoudit ze SMART atributů Max. erase count a Avg. erase count.
• Ochrana údajů od začátku do konce - funkce, která rozšiřuje kontrolu chyb tak, aby pokryla celou trasu z hostitelského počítače do SSD a zpět, zajistila integritu dat v několika bodech trasy a tím umožnila spolehlivý přenos dat.
• SMART (Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology)
• Snímač teploty - pravidelně kontrolujte SMART atribut Temperature, snižte pracovní zátěž SSD tak, aby nedošlo ke zvýšení teploty SSD nad 70°C
• Page-level flash translation layer
• Technologie hyper-cache - část dostupné kapacity je používána jako SLC NAND flash, zapisují se do ní pouze dvě hodnoty (0, 1) namísto osmi.
• Over-provisioning - určitá část kapacity SSD je vyhrazena výlučně pro zvýšení efektivity práce s naprogramovanými, ale nepoužívanými bloky flash paměti (Garbage Collection), zvláště když je SSD zaplněn na plnou kapacitu nebo je zatížen velkým počtem smíšených (sekvenčních-náhodných) zápisů.
• Podpora TRIM - příkaz umožňuje operačnímu systému informovat SSD flash kontrolér o blocích, které obsahují nepotřebná data, typicky data, která operační systém smazal. Kontrolér následně vymaže nepotřebné bloky a uvolní je pro používání. 

Korekce / detekce chyb

Když aplikace zapisuje data na SSD, flash kontrolér zapíše do paměti samotná data, firmwarové informace a ECC (kód pro korekci chyb). Například pro SSD řady SM210-25 zapisuje kontrolér 40 bit BCH (Bose-Chaudhuri-Hocquengham) ECC na 1KB dat. Když čte kontrolér údaje z paměti flash, používá ECC pro kontrolu platnosti dat a opravu chyb.

Série ST170 používá jako ECC LDPC v (low-density parity-check). Pro normální čtení, které nemění referenční napětí připojená na hradla paměťových buněk (tvrdé dekódování) poskytuje mírně lepší opravu chyb než BCH ECC. Pokud kontrolér nedokáže opravit chyby v datech, použije se režim měkkého dekódování. V tomto režimu čte kontrolér data z flash několikrát s různými referenčními napětími připojenými k hradlům paměťových buněk. Měkké dekódování má mnohem lepší schopnost korekce chyb, ale více čtení znamená pomalejší čtení.

Stav korekce/detekce chyb můžete zkontrolovat přečtením SMART atributu Bad Cluster Table Count.

Správa vadných bloků flash paměti

Když flash čip opustí továrnu, obsahuje minimální počet počátečních vadných bloků. V současnosti neexistuje žádná technologie, která by vytvářela flash čipy bez vadných bloků. Kromě toho se během programování/ mazání mohou vytvořit další vadné bloky. Jelikož se takovým blokům nelze vyhnout, řešením je udržet je pod kontrolou.

Pro kontrolu aktuálního počtu vadných bloků by měl uživatel číst SMART atribut Total later bad block count.

Ochrana dat při výpadku napájení

Nejlepším způsobem jak zabránit poškození dat během náhlého výpadku napájení je prostě zabránit mu. Není to vždy možné, proto poskytuje série ST170 několik ochranných mechanismů, aby se zabránilo poškození dat.

1. Ochrana mapovací tabulky

Mapovací tabulka obsahuje záznamy, které přiřazují logickým adresám fyzické adresy stránek flash paměti. Mapování na úrovni stránky poskytuje vynikající rychlost náhodného zápisu, vyžaduje ovšem hodně paměti RAM pro uložení mapovací tabulky. Během zápisu kontrolér zapisuje do flash data a informace o mapování a aktualizuje tabulku v RAM. V případě výpadku napájení dojde ke ztrátě mapovací tabulky, protože není dostatek času na její zapsání do flash. Po obnovení napájení čte kontrolér sekvenčně každý flash blok, postupně získává části mapovací tabulky a následně ji rekonstruuje v RAM. Pokud není mapovací tabulka úspěšně rekonstruována v počátečním čtení, kontrolér pokračuje ve čtení dokud není tabulka obnovena.

2. Ochrana posledního zápisu

Flash paměť není možné přepsat, takže pro aktualizaci stránky P1 v bloku B1 zapíše firmware novou verzi P1' do bloku B2. Pokud dojde k výpadku napájení v průběhu zápisu stránky P1', operace může nebo nemusí být úspěšná. Po obnovení napájení ECC firmware detekuje a pokud je to možné, opraví chybu ve stránce P1'. Pokud není možná oprava, je použita předchozí verze P1 a algoritmus sběru odpadu (garbage collection) se postará o neplatnou stránku P1.

3. HyperCache

Série nepoužívá DRAM cache, která při výpadku napájení ztratí data, protože není dostatek času k zápisu dat z cache do flash. Namísto ní je použita hyper cache.

Zkontrolujte, zda počet vadných bloků narůstá (SMART atribut Total later bad block) s nárůstem atributu Unexpected Power Loss Count. Pokud je tomu tak, měli byste učinit preventivní opatření, aby se zabránilo výpadku napájení.

SMART

SMART je zkratka pro Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology. Monitoruje důležité parametry SSD pro přijímání proaktivních opatření, aby se zabránilo jeho selhání.

Celý seznam podporovaných parametrů je uveden v technických listech. Význam některých důležitých atributů jsme již popsali výše. Dalšími důležitými parametry jsou:

Lifetime left - hodnota v procentech, 100% znamená nový SSD, 0% plně využitý - takový SSD by měl být okamžitě vyměněn. ST170-25 neposkytuje tento atribut, je možné jej ale vypočítat z atributu Avg. erase count.

Lifetime left = (1 - Avg. erase count/PE Cycle) x 100, PE Cycle=3 000 (stejná hodnota jako u produktů založených na MLC flash)

SSD Protect Mode
• 0: R / W - normální stav
• 3: Pouze pro čtení
• 7: Pouze pro čtení, neobvyklá situace (vyskytuje se v případě, že není dostatek volných bloků nebo při výskytu velkého počtu vadných bloků)

SSD se sám chrání přepnutím do módu pouze pro čtení, jestliže průměrný počet smazání přesahuje 3000 cyklů nebo se vyskytne situace popsaná u hodnoty parametru 7.

SATA PHY Error Count - indikuje problémy s komunikací. Mohou být způsobeny například vadnými kabely nebo konektory.

Novou sérii SSD ST170 jsme zařadili do nabídky našeho sortimentu a bude dostupná na objednávku.

Současně Vám nabízíme možnost objednat si se slevou vzorky k testování. Informace o dostupných modelech najdete na našich webových stránkách.

Pokud se zajímáte i o další produkty značky APACER nebo se potřebujete poradit, kontaktujte nás prosím na adrese apacer@soselectronic.com