常見企業(yè)級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(單元對單元)，這就能在8ms乃至更少時間內(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啟動命令以及用戶可控的硬件STORE啟動命令。

　　nvSRAM是高度可靠的產(chǎn)品，采用業(yè)經(jīng)驗證的大容量CMOS + SONOS工藝。此外，它在軍事、商業(yè)、存儲、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SSD的異步解決方案

　　圖5顯示了企業(yè)級SSD數(shù)據(jù)流和元數(shù)據(jù)斷電需要備份時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)。

　　對于新設(shè)計而言，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SSD的同步解決方案

　　圖6顯示了用于企業(yè)級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)計于2013年第一季度投入量產(chǎn)。

　　如前所述，超級電容或分立鉭電容組可用作為斷電時從SDRAM向NAND閃存?zhèn)鬏敂?shù)據(jù)提供所需電力的二級電壓供電源。斷電時從快速易失性存儲器向非易失性存儲器傳輸?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、快速易失性存儲器和非易失性存儲器等。數(shù)據(jù)傳輸在所有存儲器單元中完成，同時耗電極低，時間也只有幾毫秒。而SDRAM到閃存的傳輸在系統(tǒng)級進(jìn)行，采用高功率I/O連接，這會很快消耗掉大型電容中的電量，而且完成時間也長得多。

　　此外，企業(yè)級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SSD廠商提供高性能的同步非易失性存儲器解決方案。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)的有源存儲器空間(見圖6)。全新nvSRAM接口的設(shè)計支持開放式標(biāo)準(zhǔn)，將采用標(biāo)準(zhǔn)指令和標(biāo)準(zhǔn)信號時序。這種方法不再需要或者能盡可能少需要超級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SSD系統(tǒng)的斷電備份時間。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SSD斷電時需要快速可靠的關(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SSD數(shù)據(jù)備份功能，從而消除了超級電容和鉭電容組在此過程中的可靠性問題。