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.
![](/upload/medialibrary/cdb/Im_2.png)
BGA выводы - шарики из припоя, нанесённые на контактные площадки с обратной стороны микросхемы.
![](/upload/medialibrary/e29/xim_3.png.pagespeed.ic.ycUgEVRjRD.jpg)
Микросхему располагают на печатной плате, согласно маркировке первого контакта. Затем микросхему нагревают с помощью паяльной станции или инфракрасного источника так, что шарики начинают плавиться.
![](/upload/medialibrary/925/im_4.png)
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 |
![](/upload/medialibrary/123/xim_9_2.png.pagespeed.ic.-lmVBda5Ub.png)
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.
![](/upload/medialibrary/fe4/xim_10_2.png.pagespeed.ic.m7rgCh84k9.png)
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.