常見企業(yè)級(jí)SSD故障電源可靠性分析詳解

　　SRAM和內(nèi)部非易失性陣列之間的傳輸完全并行(單元對(duì)單元)，這就能在8ms乃至更少時(shí)間內(nèi)完成STORE操作，用戶根本毫無感覺。該IC系列的大多數(shù)版本還為用戶提供可控的軟件STORE和RECALL啟動(dòng)命令以及用戶可控的硬件STORE啟動(dòng)命令。

　　nvSRAM是高度可靠的產(chǎn)品，采用業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的大容量CMOS + SONOS工藝。此外，它在軍事、商業(yè)、存儲(chǔ)、醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用中也有著20多年的歷史。

　　圖3顯示了nvSRAM的概念，它將快速SRAM元件和非易失性元件在單個(gè)單元中整合在一起。圖4顯示了nvSRAM的單元結(jié)構(gòu)。

　　非易失性SRAM--用于企業(yè)級(jí)SSD的異步解決方案

　　圖5顯示了企業(yè)級(jí)SSD數(shù)據(jù)流和元數(shù)據(jù)斷電需要備份時(shí)用作非易失性緩存的異步nvSRAM.圖5所示的VCAP電容可為STORE循環(huán)(將數(shù)據(jù)從SRAM移動(dòng)到非易失性單元)進(jìn)行供電。VCAP是大約50 μF的標(biāo)準(zhǔn)電容(詳見數(shù)據(jù)表)。

　　對(duì)于新設(shè)計(jì)而言，當(dāng)前可用的異步nvSRAM器件密度在256-kbit到8-Mbit之間，2012年還推出了16-Mbit的器件。

　　非易失性SRAM--用于企業(yè)級(jí)SSD的同步解決方案

　　圖6顯示了用于企業(yè)級(jí)SSD的非易失性SRAM器件，其基于全新同步高帶寬(最高12.8Gbps)NAND接口nvSRAM.這種器件密度將達(dá)16-Mbit,目前已經(jīng)推出樣片，預(yù)計(jì)于2013年第一季度投入量產(chǎn)。

　　如前所述，超級(jí)電容或分立鉭電容組可用作為斷電時(shí)從SDRAM向NAND閃存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)提供所需電力的二級(jí)電壓供電源。斷電時(shí)從快速易失性存儲(chǔ)器向非易失性存儲(chǔ)器傳輸?shù)睦砟钆c20年前賽普拉斯發(fā)明的nvSRAM理念相同，差別在于賽普拉斯nvSRAM在統(tǒng)一的單片IC中包含了電源檢測、數(shù)據(jù)傳輸管理、快速易失性存儲(chǔ)器和非易失性存儲(chǔ)器等。數(shù)據(jù)傳輸在所有存儲(chǔ)器單元中完成，同時(shí)耗電極低，時(shí)間也只有幾毫秒。而SDRAM到閃存的傳輸在系統(tǒng)級(jí)進(jìn)行，采用高功率I/O連接，這會(huì)很快消耗掉大型電容中的電量，而且完成時(shí)間也長得多。

　　此外，企業(yè)級(jí)SSD架構(gòu)中的SSD控制器也支持高速同步NAND到NAND閃存器件的接口(ONFI 3.0、Toggle DDR 2.0)。高速同步NAND接口目前得到久經(jīng)考驗(yàn)的nvSRAM核心技術(shù)支持，采用業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的ONFI 3.0/Toggle 2.0接口，可為企業(yè)級(jí)SSD廠商提供高性能的同步非易失性存儲(chǔ)器解決方案。全新nvSRAM可直接放在NAND閃存總線上，成為關(guān)鍵非易失性數(shù)據(jù)的有源存儲(chǔ)器空間(見圖6)。全新nvSRAM接口的設(shè)計(jì)支持開放式標(biāo)準(zhǔn)，將采用標(biāo)準(zhǔn)指令和標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)時(shí)序。這種方法不再需要或者能盡可能少需要超級(jí)電容或鉭電容組以及數(shù)據(jù)傳輸邏輯，從而大幅縮短企業(yè)級(jí)SSD系統(tǒng)的斷電備份時(shí)間。此外，這也消除了電容備份解決方案相關(guān)的可靠性問題。

　　企業(yè)級(jí)SSD斷電時(shí)需要快速可靠的關(guān)鍵數(shù)據(jù)流和元數(shù)據(jù)備份。當(dāng)前的電容備份解決方案存在嚴(yán)重的可靠性問題。本文分析了異步nvSRAM解決方案，并介紹了放在NAND閃存總線上的同步nvSRAM.nvSRAM可提供快速可靠的關(guān)鍵企業(yè)級(jí)SSD數(shù)據(jù)備份功能，從而消除了超級(jí)電容和鉭電容組在此過程中的可靠性問題。