Информационные технологии с каждым днем все глубже проникают в нашу жизнь, предъявляя повышенные требования к IT-продуктам. Производители ИТ решений совершенствуют технологии, постоянно уменьшают техпроцессы и улучшают производительность решений.
Массовое внедрение IT систем и мобильной вычислительной техники отразилось на требованиях, которые предъявляют к размеру и весу компонентов. Не исключением стали системы хранения данных. Самым популярным стандартным размером для систем хранения данных является 2.5” SATA.
Форм-фактор 2.5” впервые был предложен компанией PrairieTek в 1988 году и надолго закрепился в вычислительной технике. Накопители данного форм-фактора имеют длину 100 мм, ширину 69.85 мм и высоту от 5 до 19 мм.
С развитием технологий, конкуренцию 2.5” SATA составили SSD-накопители стандарта mSATA и M.2 способные хранить те же самые терабайты информации в десятки раз меньших габаритах.
Не смотря на значительное уменьшение размера систем хранения данных и совершенствование интерфейса подключения, для компактных встраиваемых систем требовалось еще более радикальное решение. Нужно было исключить самопроизвольное отсоединение носителя от шины данных, хранить десятки гигабайт информации, обладать скоростью и надежность классического накопителя, но при этом иметь гораздо меньший размер и вес. Таким решением стала новая линейка встраиваемых SSD-накопителей промышленного класса - nanoSSD от компании Innodisk.
nanoSSD накопитель или BGA SSD (англ. ball grid array - массив шариков) представляет собой поверхностно-монтируемую интегральную микросхему размером 16х20 или 11.5х13 миллиметров и весом 0.5 грамма. Микросхема состоит из ячеек флеш-памяти, контролера и второстепенной логики.
BGA выводы - шарики из припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны микросхемы.
Микросхему располагают на печатной плате, согласно маркировке первого контакта. Затем микросхему нагревают с помощью паяльной станции или инфракрасного источника так, что шарики начинают плавиться.
Поверхностное натяжение заставляет расплавленный припой зафиксировать микросхему ровно над тем местом, где она должна находиться на плате.
Накопитель Innodisk nanoSSD – это флеш-накопитель с высокой степенью интеграции, спроектированный по технологии SiP (System-in-Package).
Технология System-in-Package обеспечивает упаковку электронных компонентов в виде законченной функциональной системы в едином корпусе. Такое электронное средство обычно содержит два или более различных кристаллов, объединенных с пассивными элементами, фильтрами, антеннами и механическими частями. Эти компоненты вместе образуют высокоинтегрированный продукт.
Innodisk nanoSSD – очень маленькое устройство с высокой плотностью компонентов. Меньше места для хранения - больше места для других компонентов системы.
По сравнению с классической версией SSD-накопителя 2.5” SATA, площадь nanoSSD уменьшилась на 95%, а вес уменьшился в 100 раз. Это позволяет разместить накопитель практически в любом компактном вычислительном устройстве.
Можно выделить следующие преимущества накопителя nanoSSD:
Серии nanoSSD-накопителей от Innodisk
В линейке накопителей nanoSSD компании Innodisk представлены три серии с различными характеристиками. Каждая из них имеет свои особенности:
| Название | SATA 3ME3/3IE3 | SATA 3TE7 | PCIe 3TE7 |
|---|---|---|---|
| Интерфейс | SATA III | PCI-Express Gen3x2 | |
| Форм-фактор | 1620 (16х20 мм) | 1113 (11.5х13 мм) | |
| Тип флеш памяти | MLC/iSLC | 3D TLC | 3D TLC |
| Вместимость |
MLC: 16ГБ-128ГБ iSLC: 8ГБ-64ГБ |
32ГБ-256ГБ | 32ГБ-512ГБ |
| Последовательное чтение/запись (МБ/сек, макс.) |
MLC: 410/140 iSLC: 440/260 |
540/260 | 1700/1400 |
| Температурный режим, градусов Цельсия |
0 +70 oC, -40 +85 oC |
0 +70 oC |
0 +70 oC, -40 +85 oC |
| Статус | Производится | Производится |
32ГБ-256ГБ в Q3 2021 512ГБ образцы в Q3 2021 |
Накопители c интерфейсом SATA имеют форм-фактор 16 на 20 мм. Выпускаются с различными типами ячеек памяти: 3D TLC, MLC, iSLC. Это позволяет подобрать оптимальное по стоимости и выносливости решение.
Объем для разных типов ячеек тоже различается.
iSLC – самые маленькие (до 64ГБ), но самые выносливые. Они имеют ресурс до 20 000 циклов полной перезаписи.
3D TLC - самый большой объем (до 256ГБ), но количество циклов перезаписи не более 2 000 тысяч.
MLC ячейки - золотая середина, объем до 128ГБ и циклов перезаписи до 5 000.
Температурный режим также варьируется. Стандартный составляет от 0 до 70 градусов, а расширенный от -40 до +85, что позволяет расширить сферу применения.
Кроме того, в модельном ряду Innodisk появилась новая, суперкомпактная серия nano-накопителей 3TE7 размером всего 11.5x13 миллиметров с интерфейсом PCI-Express. В данной серии используют только ячейки памяти 3D TLC.
Температурный режим стандартный или расширенный.
Объем накопителя может достигать 512ГБ, при скорости чтения 1700 и записи 1400 мегабайт/с.
Основные характеристики серии 3TE7:
- Работает в расширенном температурном диапазоне от -40 до +85 °C
- Совместима со спецификацией NVMe 1.3
- Поддерживает ячейки с самым большим объемом памяти 3D TLC
- Совместима с механизмами шифрования AES-256 и TCG Opal 2.0
- Имеет механизм коррекции ошибок LDPC ECC и сквозную систему защиты данных ETEP
- Имеет буфер памяти хоста (HMB) для обеспечения максимальной производительности без DRAM-памяти
Особенности nanoSSD-накопителей
Маленький размер
Объем nanoSSD накопителя 210 мм в кубе, что составляет всего 1% от объема классического накопителя 2.5 SATA, занимающего 63000 мм в кубе.
Стоимость
Разработка стандартного SSD накопителя заключается в проектировании и размещении на плате микросхем памяти, контролера и логических элементов. Это требует несколько этапов разработки, сборки и производства различных частей.
В случае с nanoSSD, стоимость разработки и производства уменьшится в два раза. nanoSSD представляет собой законченную функциональную схему, где контролер, ячейки памяти и логические элементы объединены в один BGA корпус.
Как видно из таблицы, при выборе классической схемы производства контролер плюс флеш-память вам приходится платить за разработку, сборку и выпуск каждого из компонентов SSD. А при использовании BGA nanoSSD вы приобретаете SSD в едином корпусе:
| Название | Стандартное решение (Контролер + NAND флеш-память), расходы | nanoSSD (BGA SSD для SiP), расходы | ||
|---|---|---|---|---|
| Список материалов, компонентов, блоков, составных частей конечного продукта | Контролер | Матрица контролера | ✔ | ✔ |
| Стоимость сборки | ✔ | — | ||
| Стоимость выпуска | ✔ | — | ||
| Стоимость разработки | ✔ | — | ||
| Ячейки NAND Flash | Матрица флеш-памяти | ✔ | ✔ | |
| Стоимость сборки | ✔ | — | ||
| Стоимость выпуска | ✔ | — | ||
| Стоимость разработки | ✔ | — | ||
| BGA SSD | Стоимость сборки | — | ✔ | |
| Стоимость выпуска | — | ✔ | ||
| Стоимость разработки | — | ✔ | ||
Хорошая защита от ударов и вибраций
Все компоненты nanoSSD протестированы в жестких условиях при вибрациях и ударах, что позволяет быть уверенным в целостности данных и использовать nanoSSD для самых ответственных применений.
Высокая вместимость
Благодаря применению многослойной структуры памяти в одном SiP блоке накопитель форм-фактора 1620 позволяет хранить до 1 ТБ данных, а форм-фактора 1113 - до 512 ГБ.
Отличная производительность
nanoSSD накопители показывают высокую производительность при последовательном чтении/записи, и значительно превосходят универсальные USB 2.0 накопители и eMMC память.
Сравнительная таблица скорости последовательной записи/чтения:
| Название | Последовательное чтение (МБ/с) | Последовательная запись (МБ/с) |
|---|---|---|
| nanoSSD PCIe 3TE7 | 1700 | 1400 |
| nanoSSD SATA 3TE7 | 540 | 260 |
| UFS 2.0 | 480 | 170 |
| eMMC 5.0 | 260 | 140 |
Наилучшее энергопотребление
nanoSSD по сравнению с накопителями M.2 SSD 2280 до 24% экономичнее при последовательной записи и до 15% при последовательном чтении.
| Название | M.2 2280 3TE7 | nanoSSD 3TE7 | Энергосбережение |
|---|---|---|---|
| Последовательное чтение, ток (мА) | 385 | 328 | 15% |
| Последовательная запись, ток (мА) | 456 | 347 | 24% |
Универсальность использования для разных решений
Благодаря своему компактному размеру, низкому энергопотреблению, высоким скоростным характеристикам и промышленной надежности, nanoSSD-накопители могут применяться для создания самых разных решений:
- Как внутри помещений, так и снаружи
- На транспорте и в стационарных решениях
- В системах видеонаблюдения, например, внутри корпуса защищенной камеры
- В системах производственного контроля и управления
- В мобильных роботах и беспилотных летающих аппаратах
- Во встраиваемых системах
- В мобильных телефонах и планшетных компьютерах
- В решениях Интернета Вещей
- В качестве загрузочного сектора серверных систем
- А также в любых необслуживаемых устройствах, требующих надежного, быстрого и компактного решения для хранения данных
Компании Innodisk удалось объединить лучшие особенности привычного нам SSD накопителя и BGA микросхемы. Высокая скорость, надежность и хорошая вместимость позволила расширить сферу применения SSD, а высокоинтегрированные BGA форм-факторы 1113-X и 1620-X позволили значительно сэкономить место на печатной плате и сократить расходы по созданию новых решений для хранения данных.
Можно отметить, что в первую очередь nanoSSD это продукт интересный системным интеграторам и изготовителям вычислительной техники, чьи производственные линии позволяют проектировать решения и паять BGA микросхемы на печатные платы.
Высококвалифицированные специалисты компаний IPC2U и Innodisk готовы оказать полную техническую поддержку на протяжении всего цикла разработки и производства вашего конечного продукта.
