Selección de almacenamiento para su aplicación industrial

(Fuente:Hyperstone)

El almacenamiento de memoria flash es un componente omnipresente en prácticamente todos los dispositivos electrónicos que nos rodean. Puede verse como un artículo básico al comprarlo. Sin embargo, la realidad dista mucho de eso cuando se requiere para su uso en equipos industriales. Sin conocer el panorama completo en términos de caso de uso, es fácil caer en una trampa, pensar que toda la memoria es la misma y decidir basándose únicamente en el precio por gigabyte. Muchos ingenieros de diseño pueden tener dificultades para diferenciar entre memoria flash de alta calidad y de baja calidad. Un flash más reciente con mayor capacidad generalmente no significa una mejor confiabilidad.

Otra observación a nivel del sistema es también que el controlador de memoria flash es tan crucial como seleccionar la propia memoria. Juntos, el controlador y el flash definen la calidad del sistema. Por lo tanto, ambos deben considerarse como un todo. En este artículo, vamos a investigar por qué no todas las formas de subsistema de memoria, SSD o unidades flash USB son iguales, y algunos de los factores críticos que los ingenieros deben considerar al tomar una decisión de compra para diseños de equipos industriales.

Temperatura

Para la electrónica de consumo, las temperaturas de funcionamiento pueden variar ligeramente. Aún así, en la mayoría de los casos, usaremos nuestra computadora, por ejemplo, en temperaturas ambiente en los 20 ° C. Para la electrónica de consumo en general, el rango de temperatura permisible es típicamente de 0 ° C a 40 ° C, o algunas veces tan alto como 60 ° C. Sin embargo, dentro del dominio industrial, la temperatura y la cantidad que varía pueden ser más extremas. El rango de temperatura industrial citado es de -40 ° C a + 85 ° C.

Si bien todos los componentes y módulos diseñados para usarse en aplicaciones industriales cumplirán con el rango extendido de temperatura de funcionamiento, es importante recordar que las temperaturas indicadas son para el entorno ambiental. Internamente, en el cruce, las temperaturas serán mucho más altas. Probar estos dispositivos a temperaturas ambiente de, digamos, 125 ° C, da mayor confianza en su confiabilidad. Para mitigar el impacto de las altas temperaturas ambientales, los ingenieros deben apuntar a seleccionar componentes que tengan una menor potencia operativa. Esto ayudará a mantener baja la temperatura interna y tendrá un impacto positivo a nivel del sistema.

Intentar usar una memoria flash y un controlador en temperaturas para las que no están diseñados generará preocupaciones sobre posibles fallas en cualquier etapa. El fracaso no es un término popular entre los ingenieros industriales. Detener una producción y reiniciar puede ser un incidente costoso. Una falla repentina del equipo de una manera incontrolada también puede causar daños significativos que son costosos de reparar y pueden resultar en más tiempo de inactividad.

Podría preguntarse por qué no debería comprar una unidad flash USB de 32 GB por, digamos, $ 10 en una tienda minorista, sino comprar otra que se vea muy similar por $ 30. Intentaremos responder a esta pregunta con más detalle, pero ya puede notar que para aplicaciones industriales, cada módulo se prueba teniendo en cuenta un caso de uso más exigente y asegurando una alta calidad constante de productos durante una larga vida útil.

La confiabilidad de grado industrial comienza con la fabricación del diseño .

Asegurarse de que un sistema de memoria esté diseñado para soportar temperaturas industriales es, quizás, el final de lo que es un largo proceso de diseño que comienza con cualidades industriales en la base del hardware. Por ejemplo, en Hyperstone, nuestros controladores de memoria flash están diseñados para aplicaciones industriales que ya se encuentran en el nivel de bloque de propiedad intelectual (IP). El enfoque de diseño de IP es mucho más estricto que el de los dispositivos de consumo con respecto a la confiabilidad y la seguridad contra fallas.

Se aplican técnicas de prueba probadas para poner a prueba el IP. Esto asegura que el diseño incluya un margen de seguridad con respecto a aspectos críticos, como el cronometraje y el cronometraje. Por ejemplo, se aplica el análisis de caída de tensión, que contribuye a la definición de calidad industrial.

Cuando la temperatura es una consideración primordial, factores como la sincronización del hardware son muy importantes. Requiere tiempo de diseño y posiblemente área de chip para asegurarse de que un chip funcione de manera confiable a diferentes temperaturas. Años de experiencia llevaron a una evolución de las características del producto y la confiabilidad incorporada. Cada nuevo controlador continúa incorporando el conocimiento de casos de uso de la industria y el soporte específico de la aplicación obtenido durante muchos años.

El desarrollo de firmware es otro elemento crítico. Debe abordarse con la misma mentalidad industrial y ejecutarse en paralelo al diseño de hardware, estrechamente vinculado a él. El firmware utilizado en los controladores flash debe incluir protección para el futuro en términos de su flexibilidad. Los sistemas industriales tienen una vida útil típica de una década o más, normalmente en entornos muy exigentes. Al seguir técnicas de desarrollo que garantizan que el firmware se desarrolle de una manera altamente estructurada, se obtiene una mayor cobertura de código durante la verificación. Esto, a su vez, da como resultado un firmware de mayor calidad que es tan confiable como el hardware en el que se ejecuta.

Por último, las pruebas son una parte fundamental de la entrega de sistemas que se adaptan al exigente uso industrial. Además de los ciclos de temperatura, las pruebas de fallas repentinas de energía son parte de un marco intensivo para validar que los productos funcionan según lo previsto. La prueba de falla repentina de energía simula una pérdida total de energía. Para mantener la integridad de los datos, cuando el sistema se enciende de nuevo, debe asegurarse de que no se hayan perdido datos. En Hyperstone, por ejemplo, probamos cada nuevo producto y firmware mediante un ciclo de encendido intensivo.

Otra consideración vital al utilizar la memoria flash es la retención de datos, que depende en gran medida de la temperatura de funcionamiento. Los datos se pierden de la memoria flash con el tiempo y cuanto más alta es la temperatura ambiente, mayor es la tasa de pérdida de datos. La pérdida se produce tanto si el equipo está activo como si no, otra razón por la que la temperatura es una consideración importante. Normalmente, las características de retención de datos para la memoria flash se cotizan a 25 ° C. En un entorno industrial, sería bastante común ver equipos experimentando 60 ° C aproximadamente, y esto tiene un impacto profundo en la retención de datos. Por ejemplo, si aumenta la temperatura de un sistema de memoria de la temperatura ambiente a 60 ° C, es probable que la tasa de retención de datos se reduzca en un factor de 20. Eso parece mucho. Es mucho Los datos se pueden perder después de 6 meses en lugar de 10 años. La elección de funciones flash y de actualización administradas por el controlador puede proteger sus datos.

Garantía de asistencia del producto a largo plazo

Solo unos pocos proveedores están realmente a la altura de brindar soporte de productos a largo plazo. Su proveedor de controladores y memoria seleccionado debe acompañarlo en cada paso del camino, desde los conceptos de diseño iniciales hasta el producto en vida. Este último punto es particularmente relevante para aplicaciones industriales donde la vida en servicio puede ser de diez o incluso veinte años en lugar de dos o quizás un máximo de cinco años para los productos de consumo. Por ejemplo, la dedicación de Hyperstone a la longevidad se ejemplifica al seguir admitiendo los controladores de tarjetas CF que se introdujeron en 2003.

Los proveedores deben interactuar con el cliente lo antes posible para diseñar lo mejor posible según los requisitos de sus aplicaciones. Por ejemplo, en Hypestone, nuestra primera pregunta podría ser:" ¿Cuál es su caso de uso?" Junto con los clientes, podemos utilizar herramientas como nuestro Rastreador de casos de uso para evaluar con precisión cómo una aplicación accede y hace hincapié en un medio de almacenamiento. Podemos determinar parámetros específicos, como patrones de acceso, velocidad de escritura y lectura, frecuencia de acceso que se requieren para optimizar el firmware, elegir la configuración y capacidad correctas y, por lo tanto, maximizar la confiabilidad y optimizar el costo.

Más adelante, durante la vida útil de un producto, pueden surgir problemas que solo el proveedor del controlador puede analizar. Las interfaces de depuración y las funciones de protocolo integradas en los controladores y la arquitectura del firmware ayudan a los proveedores como Hyperstone a analizar las fallas en caso de que ocurran. En el 99,9% de los casos, podemos ver lo que sucedió y tomar medidas para evitar que vuelva a ocurrir. ¡Intente hacerlo con un controlador flash de consumidor!

Conclusión

Al considerar un medio de almacenamiento flash que debería satisfacer las rigurosas demandas de un entorno industrial, es posible que los ingenieros deseen prestar especial atención a la temperatura, los niveles industriales de pruebas, el soporte de por vida y la disponibilidad a largo plazo. Alinear la configuración al caso de uso con el sistema puede ahorrar dinero y dolores de cabeza. De lo contrario, podría terminar con una gran solución que no se ajusta a su aplicación