SSD(Solid State Disk)又称固态存储器,是用固态电子存储芯片阵列制作而成的硬盘。SSD的应用场景非常广泛,除了日常中常见的笔记本电脑,它也被广泛应用于车载、工控、电力、医疗、航空等诸多领域。
SSD主要包括存储控制器和NAND Flash存储颗粒,存储控制器负责和主机端做数据的收发,存储颗粒负责数据的存储。在操作存储控制器和NAND Flash存储颗粒时,如果外部供电电压出现异常波动,可能会对固态存储器内储存的数据产生严重干扰,甚至会影响整个固态存储系统。
硅格(SiliconGo)SSD为了迎接电压波动挑战,对存储固件、存储硬件进行了针对性设计,保证SSD在不稳定的电压工况下,依旧可以保持设备的可靠运行。
注:硅格(SiliconGo)是得一微(YEESTOR)旗下品牌。为了便于描述,全文使用硅格SSD。
01 电压监控设计
为了监控突发的电压波动情况,通常需要对SSD两个部位进行特殊设计:一是对SSD控制器进行低压监控;二是对NAND Flash存储颗粒进行低压监控。
(1)控制器低压监控:当SSD输入电压小于一定阈值时,控制器将无法正常工作,此时为了避免整个SSD工作异常,需要对控制器进行复位等操作。
(2)NAND Flash低压监控:当硬件检测电路识别到NAND Flash的供电电压低于设定阈值时,将以中断的方式立即通知固件。固件将通过应急处理来避免数据存储错误。针对这种NAND Flash电压检测方法我们称之为VDT(voltage detector)功能。
图1:固件VDT处理流程
在实际应用中,部分平台电压不稳定会导致NAND Flash的供电波动,有较大风险会影响SSD的正常运行。因此硅格SSD硬件和固件设计结合,有效处理了VDT异常,使得SSD更可靠。
02 电压波动验证
产品的设计过程重要,产品的验证过程也不容忽视。得一微提供两种方式验证硅格SSD产品抗电压波动功能:电压波动仿真验证与电压波动实际环境验证。
(1)得一微自研仿真平台,为VDT处理流程提供了电压波动仿真验证的方式,加快了流程建立以及问题定位和分析。
图2 仿真平台界面
(2)硅格SSD支持连接高精度示波器,可以对各种工况下SSD内部电压出现异常时,进行快速地分析与评估。
图3:典型电压波动的示波器图
(3)得一微设计了一套由电压调节板和测试软件工具组成的VDT自动化测试系统平台。可以通过脚本设置,与电压调节板上芯片通信,再调节电压板上的MOS管,从而调节SSD的输入电压。
总结
在实际生产环境中,输入电压波动可能会对SSD正在写入的数据产生严重干扰,因此需要对控制器做特殊设计,同时需要通过电流波动测试。
如果直接通过多端口进行SSD产品的测试验证,可能会造成SSD供电电压不稳定。但是如果不对电压波动进行检测和处理,则可能会对NAND Flash的扫描分析结果和产品质量判定出现错误。
硅格SSD有以下优势:
(1)有完善的固件、硬件处理流程;
(2)模拟输入电压波动环境的全面测试;
(3)有专业的工程师、设备对电压波动做分析验证;
(4)通过得一微专业测试过的SSD,可以保证输入电压波动时的可靠运行。