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中国制造业嵌入什么样的存储芯片促进了工控自动化的发展？

2023-06-07 23:34:00

嵌入式存储作为工业控制自动化的配套设备，其产品生命周期需要工业控制设备的“任期”同步，这往往是一个相对较长的周期。对工业控制自动化场景而言，应了解嵌入式存储的数据读取刷新机制。我们知道ADSP-21060LKS-160嵌入式存储芯片将通过SMT贴片焊接到系统的主板上。

中国制造业智能升级的背后，离不开中国数字化和工业控制自动化的发展；数字化和自动化的背后，工业应用场景和边缘侧数据的存储和处理也是关键。“千里之堤，溃于蚁穴”，虽然存储芯片小，但稍有不慎就会影响大局，必须做出最专业的选择。

与数据中心部署的专业存储系统不同，工业应用场景中的存储需要独自应对恶性应用现场的考验，而不是恒温恒湿、温柔乡村的机房护理。只有这样，我们才能承担使命和责任。从产品类型来看，OEM采用商业化存储，而工业化场景大多采用工业化存储。此外，还有汽车规模存储和消费存储的划分。

工业储存需要避免“张冠李戴”

工业控制自动化必须选择工业规范的存储，这可能会导致一定的损失。目前，工业规范的存储产品可分为嵌入式存储产品和插入式存储产品两种。其中，嵌入式存储主流产品包括eMMC、UFS两种，相较于eMMC产品，UFS产品的协议接口读写速度更快，也更复杂;可插拔存储常见的有PCIe协议SSD，SATA协议SSD，以及SD卡、Micro SD卡几种类型。

在这些因素中，嵌入式存储更能满足极端工业现场的需要，属于“战斗机”，被工控自动化广泛选择。

嵌入式存储作为工业控制自动化的配套设备，其产品生命周期需要工业控制设备的“任期”同步，这往往是一个相对较长的周期。在此期间，嵌入式存储不能“提前下岗”，也不能因为技术进步而削弱甚至停止维护服务，即工业用户“锁定BOM”的需求。此外，嵌入式存储面临的挑战是多种接口模式、严格的温度和湿度。

具体如下：

-工作温度：要能在-25°C至+ 85°C以及-40°C至85°C 工作区间。

-安全性：随着工业互联网和智能工业设备的普及，存储设备的数据安全关系到整个工业生产的稳定性，存储设备的安全性需求也相应提高。

-稳定性：存储设备应满足相应的行业标准，如振动、抖动和环境湿度，以确保存储设备在工业生产环境中稳定工作。

-高可靠性和高耐久性:工业应用投入使用后，系统更新速度相对较慢，更换成本高。对存储设备的可靠性和耐久性会有很高的要求。

-生命周期：锁定BOM，延长生命周期，延长保修期等需求。

-现场技术支持：由于设备调试和实际生产应用场景的限制，部分工业客户需要现场技术支持。

如果把工控自动化的选择性存储比作一段爱情，那么选择合适的类型只是第一步。接下来，衡量和选择人更重要。

储存器的选择需要“量化”

选用嵌入式存储，下列指标十分重要。

首先是TBW，即嵌入式存储可以写入数据的总量，与工业控制产品的生命周期密切相关。因此，我们应该尽最大努力选择TBW能够满足需求的嵌入式存储产品。

在评估TBW的过程中，我们可以使用软件标识来模拟整个系统的日常使用场景。通过对抓取标志的分析，我们可以评估系统对存储的写入压力，并衡量写入量的合理性。

第二，要考虑存储器的数据读取刷新机制（Read Refresh）。

嵌入式存储器采用NAND Flash(闪存)设计，存在读取干扰、存储单元电子逃逸或状态变化(判断故障)等问题。为了避免类似问题的出现，可以通过数据读取刷新机制来解决。通过FW的ECC算法，可以纠正少量的bit位读取错误，然后找到另一个空间再次写入纠错的数据，从而大大提高数据的健康水平。

对工业控制自动化场景而言，应了解嵌入式存储的数据读取刷新机制。当前，存储器的数据读取刷新机制分为被动扫描、主动扫描和即时扫描三种方式，其执行过程也可分为Auto Read Refresh、Host Manual Refresh两种方法。

此外，还有数据预加载。

我们知道嵌入式存储芯片将通过SMT贴片焊接到系统的主板上。SMT过高的温度会增加存储芯片中的一些预存储数据，例如系统数据。ROM CODE，丢失的风险，如配置数据。应该说两种方案都采用了所谓的“先烧后贴”或者“先贴后烧”。一般来说，如果预加载数据较大，会采用先烧后贴的方式，这样可以节省整体生产时间。从这个角度来看，用户需要关注所选的存储芯片，是否支持预加载数据的功能，合理规划生产线流程。

最终，工业控制自动化场景需要对分析和诊断功能的机制有充分的了解。

在嵌入式存储产品的行业规范中，定义了Device Reports机制，包括数据累计统计、芯片健康状况、主控行为、环境因素信息等非常关键的设备信息，了解分析诊断功能的机制，合理使用存储芯片报告的所有信息，对质量控制具有重要意义。以温度控制为例，嵌入式存储的主控FW在温度达到一定阈值后会以一定的方式限制或降低存储性能，防止温度进一步升高造成的存储芯片损坏。

不同的存储企业有不同的温度控制策略，这就需要工业用户对此有一个必要的了解。

此外，数据分区的存储机制也是一个需要了解的内容。我们知道工业系统的数据是多种多样的，数据的应用和需求也是不同的。因此，数据应该以合理的方式存储在不同的数据分区中，以满足各种应用目标的需求，充分发挥不同存储器的潜力。

西部数据产品的“答案”

2月24日，全球数据基础架构解决方案提供商西部数据公司参加了由中国工业控制网在苏州主办的CAIMRS 2023年会议。来自西部数据Flash产品部门的专家在第七届“数字中国”产业升级巡回研讨会上发表演讲，向嘉宾介绍了工业级NAND存储产品的应用，并与行业合作伙伴探讨了工业数字化转型中的机遇、挑战和策略，以引导行业发展的前景。

西部数据的主要产品是iNAND IX EM132嵌入式闪存盘和iNAND IX EU312 UFS EFD，前者属于eMMC，后者属于UFS。

西部数据iNAND IX EM132嵌入式闪存盘，配备了西部数据的高可靠性64层3D NAND闪存。宽度范围有两个版本，即-25°C至+ 85°C以及-40°C至85°C。该产品专门为高级运行状态管理、热管理、智能分区、自动和手动读取刷新以及强大的电源管理等密集型工业工作负载设计了功能特性。西部数据iNAND IX EU312 UFS EFD，在终端摄像头和智能视频应用中使用高性能、工业耐久性和大容量，可以满足密集的读写要求。

西部数据产品提供先进的诊断功能，提供先进的数据分析界面，其独特的Smart SLC技术在平衡随机读写性能和提高产品稳定性方面独树一帜。该产品提供100%容量的数据预加载方案；其智能分区Smart Partitioning允许用户根据自己的实际需要进行不同类型的划分。就比特纠错能力而言，提供了极好的可靠性保证；利用原来的BICS NAND Memory，为用户提供高质量、高价格的嵌入式存储解决方案。

西部数据公司拥有几乎所有产品线的存储产品解决方案，满足客户在各种场景下的各种存储需求。

西部数据公司中国区智能终端产品事业部高级销售总监文芳表示:“西部数据作为具有深厚技术积累的数据基础架构提供商，可以提供跨工业、商业、汽车规范、家庭互联的多元化解决方案。西部数据为这些领域提供的存储产品经过专门优化和行业验证，以满足客户对存储的高可靠性、高稳定性、高安全性、高耐久性和高性价比的诸多需求。未来，西部数据将继续立足创新，以开放的态度与各行业携手推动数字化的蓬勃发展，共同创造辉煌的未来！”

小结

工业级应用场景，如工控自动化，与嵌入式存储器的“爱情”，优秀的性格，完美的人格，正确的人生观/价值观/爱情观，做事的哲学和态度，现有的实力和基础，总之，伙伴的选择是幸福的关键，这些都要仔细把握。

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