監督成本| eMMC NAND閃存技術和用例需求

 

ODI最近對較舊的Teslas Model S和Model X車輛提出的信息要求突顯了工作負載疏忽
，其中基於NVIDIA Tegra 3處理器和集成8GB eMMC NAND閃存的主控製單元（MCU）遇到了問題。當引入新的固件更新為電動汽車（EV）帶來附加功能時，問題變得更加複雜。這充當進一步激發NAND閃(shan)存(cun)磨(mo)損(sun)進(jin)度(du)的(de)燃(ran)料(liao)。盡(jin)管(guan)在(zai)一(yi)開(kai)始(shi)固(gu)件(jian)不(bu)是(shi)問(wen)題(ti)，並(bing)且(qie)記(ji)錄(lu)的(de)數(shu)據(ju)具(ju)有(you)足(zu)夠(gou)的(de)內(nei)存(cun)來(lai)處(chu)理(li)工(gong)作(zuo)量(liang)
，但(dan)每(mei)次(ci)固(gu)件(jian)升(sheng)級(ji)都(dou)帶(dai)來(lai)了(le)新(xin)功(gong)能(neng)
，從(cong)而(er)減(jian)少(shao)了(le)每(mei)次(ci)更(geng)新(xin)的(de)存(cun)儲(chu)空(kong)間(jian)。應(ying)ODI的信息請求，特斯拉列出了2,399項投訴和現場報告，7,777項保修索賠以及4,746項與MCU替換方案有關的非保修索賠。倒車時
，故障的MCU導致後置攝像頭圖像顯示遺失。隨著NAND閃存全部耗盡
，駕駛員不能再使用車輛的某些功能，例如HVAC（除霧），與ADAS相關可聽得見的提示音，自動駕駛儀和轉向信號燈，嚴格地來說盡管車主仍然可以駕駛車輛
，但不能再充電，使汽車無法運行。

 

eMMC模塊因為是以NAND閃存技術為基礎而具有預定的使用壽命。它們具備有限的程序/擦除（P/E）周(zhou)期(qi)，即(ji)使(shi)公(gong)司(si)最(zui)初(chu)按(an)照(zhao)這(zhe)些(xie)規(gui)範(fan)進(jin)行(xing)設(she)計(ji)，他(ta)們(men)也(ye)必(bi)須(xu)預(yu)見(jian)到(dao)同(tong)一(yi)係(xi)統(tong)隨(sui)著(zhe)時(shi)間(jian)的(de)推(tui)移(yi)必(bi)須(xu)應(ying)對(dui)不(bu)斷(duan)增(zeng)加(jia)的(de)工(gong)作(zuo)負(fu)載(zai)挑(tiao)戰(zhan)。最(zui)後(hou)，這(zhe)問(wen)題(ti)有(you)三(san)個(ge)方(fang)麵(mian)。缺(que)乏(fa)對(dui)NAND閃存技術的了解，以及對更加複雜和多麵的用例了解，並且假設驅動器的使用期限完全取決於NAND閃存技術–而不是正在使用的閃存控製器。

 

了解NAND閃存技術

 

根據特斯拉維修專家的說法

，由於eMMC中的NAND閃存單元結構，在較舊的Model S和X組件中發現的基於嵌入式NAND的eMMC磨損。在一定程度上是對的。不同類型的NAND閃存技術具有不同（但始終是有限的）的P/E周期數或他人所稱的“寫入周期”。

 

SLC NAND閃存技術大約10萬次P/E周期

MLC NAND閃存技術大約10 000-3500 P/E周期

TLC NAND閃存技術大約3000個P/E周期

QLC NAND閃存技術大約1000-100次P/E周期

這意味著一旦這些周期用完，驅動器將再也無法可靠地存儲數據。根據特斯拉的報告，Hynix單元“針對eMMC中每個NAND閃存塊
，額定3,000個編程/擦除周期”。

 

要了解NAND閃存單元為何總是具備有限的P/E周期

，必須了解其基礎技術。NAND閃存是一種非易失性存儲器（NVM）技術，它通過電荷陷阱技術或浮柵MOSFET晶體guanjiangshujucunchuzaizhichengdecunchudanyuanzhenliezhong。tongguozaijingtiguandekongzhizhajishangshijiagaodianya，tongshijiangyuanjiheloujijiedi
，goudaozhongdedianzikeyihuodezugoudenenglianglaikefuyanghuawushilei，bingconggoudaoyirufuzha。zaifuzhazhongbuhuodianzideguochengshishancunshebeidebiancheng（或“寫入”）操作，該操作對應於邏輯位0。相反
，擦除操作從浮柵中提取電子，從而切換存儲在其中的數據NAND閃(shan)存(cun)單(dan)元(yuan)磨(mo)損(sun)
，因(yin)為(wei)編(bian)程(cheng)和(he)擦(ca)除(chu)周(zhou)期(qi)最(zui)終(zhong)會(hui)損(sun)壞(huai)浮(fu)柵(zha)和(he)基(ji)板(ban)之(zhi)間(jian)的(de)隔(ge)離(li)層(ceng)。這(zhe)減(jian)少(shao)了(le)數(shu)據(ju)保(bao)留(liu)，並(bing)可(ke)能(neng)導(dao)致(zhi)數(shu)據(ju)丟(diu)失(shi)或(huo)意(yi)外(wai)編(bian)程(cheng)的(de)單(dan)元(yuan)。

 

了解用例的工作負載

 

tesiladiandongqicheduiyurenhecunchuyingyongdoushiyigechongmantiaozhandehuanjing
，zhebujinshiyinweiqichezhiliangduiwenduhegongnenganquanxingdeyaoqiu，erqieyinweimeiliangqichedeshiyongfangshidoubutong。zaizhezhongqingkuangxia
，eMMC模塊會受到每日行駛時間，每日充電時間
，每日音樂流式傳輸時間以及一係列其他因素的影響。此外，極其重要的功能和特性取決於MCU能夠可靠地執行其工作。這個生態係統中的eMMC具有非常獨特的工業級工作負載，隻有使用符合工業標準設計的高質量閃存控製器才能適當取得。

 

特斯拉認為“以每塊0.7的額定每日P/E周期使用率計算，在設備中每塊平均獲得3,000個P/E周期需要11到12年的時間，以每塊 1.5的每日P/E周期使用速率的第95個百分位，在設備中平均累積3,000個P/E周期需要5到6年時間。”歸根結底，複合固件更新的苛刻性質使這些驅動器比預期還早崩潰。這就引出了一個問題，為什麼這些MCU這麼早崩潰
？

 

了解NAND閃存控製器的作用

 

閃存控製器在高端存儲係統中的作用常被忽略。在NAND閃存經常引起關注的地方，許多人忽視了評估控製器在管理其應用程序方麵的真實能力，而所選閃存則預定義了P/E周(zhou)期(qi)。盡(jin)管(guan)閃(shan)存(cun)技(ji)術(shu)在(zai)定(ding)義(yi)驅(qu)動(dong)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)方(fang)麵(mian)起(qi)著(zhe)重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)，但(dan)所(suo)選(xuan)的(de)控(kong)製(zhi)器(qi)應(ying)掩(yan)蓋(gai)閃(shan)存(cun)的(de)所(suo)有(you)固(gu)有(you)缺(que)陷(xian)
，從(cong)而(er)延(yan)長(chang)其(qi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)，確(que)保(bao)不(bu)會(hui)出(chu)現(xian)任(ren)何(he)故(gu)障(zhang)設(she)備(bei)或(huo)數(shu)據(ju)損(sun)壞(huai)。

 

例如，閃存控製器可以針對任何特定的存儲設備執行最佳類型的糾錯編碼（ECC），完全取決於所選NAND閃存的特性以及控製器中可用的處理性能。在不同類型的NAND閃存中，不同類型的錯誤也更為常見，例如多層單元（MLC）中更容易出現讀取幹擾錯誤，而其他控製器功能（如損耗均衡）和垃圾回收的時間也會受到NAND閃存中過度配置的影響。因此，控製器需要仔細匹配NANDshancundetexing，ruguohulvezheyidian
，qudongqizaiyucedeshijianzhiqiantizaobengkuiyejiubuzuweiqile。zheshiyixiangangguideshuhu，xuanzezhengquedeshancunkongzhiqishishejigaoxiaokekaodecunchuxitong（如eMMC模塊）必不可少的一個部分。

 

歸根結底，在工業中–故障係統和數據損壞不像在其他市場中那樣被接受，因為期望壽命和故障成本更為急切。像eMMC模mo塊kuai這zhe樣yang的de存cun儲chu係xi統tong需xu要yao針zhen對dui其qi獨du特te的de工gong作zuo負fu載zai進jin行xing設she計ji，並bing進jin行xing適shi當dang的de管guan理li，以yi避bi免mian在zai其qi特te定ding領ling域yu發fa生sheng故gu障zhang。最zui後hou，閃shan存cun控kong製zhi器qi在zai掩yan飾shi所suo選xuanNAND閃存技術的缺陷方麵起著非常重要的作用，應被視為核心組件，而不僅僅是NAND閃存的支援。