SSD為車(chē)載信息娛樂(lè )系統提供緊湊耐久的存儲選項

如果汽車(chē)音響系統可以播放多張CD，這樣的車(chē)載娛樂(lè )系統就曾經(jīng)是先進(jìn)系統配置。如今的車(chē)載信息娛樂(lè )系統是復雜的嵌入式子系統，它們把MP3音樂(lè )播放、GPS導航、語(yǔ)音識別、免提蜂窩連接、DVD視頻甚至互聯(lián)網(wǎng)瀏覽等等如此多樣的功能集于一身。

隨著(zhù)車(chē)載信息娛樂(lè )系統進(jìn)入更廣泛的多媒體應用領(lǐng)域，它的存儲子系統正起著(zhù)日益關(guān)鍵的作用。必須存儲并快速訪(fǎng)問(wèn)音樂(lè )與視頻文件。必須快速搜索并顯示3D GPS系統的大型地圖數據文件，并且需要合成與存儲語(yǔ)音識別用音頻文件。

目前使用的多數信息娛樂(lè )系統都依靠加固型硬驅來(lái)存儲數據。這些裝置一般提供40GB至50GB容量。作為一種穩固成熟的技術(shù)，硬驅提供了若干有吸引力的優(yōu)勢。按照每GB價(jià)格看，它們?yōu)樵O計者呈獻了一種合算的解決方案。在那些能克服硬驅固有的尋道與旋轉等待時(shí)間（例如，多數讀訪(fǎng)問(wèn)都是順序式的）的應用中，硬驅能在短時(shí)間內輸送大量數據。但在目前日益復雜的車(chē)載信息娛樂(lè )系統中，在存儲子系統的挑選方面，其它因素起著(zhù)日益重要的作用。

在許多應用中，硬驅上可用的龐大數據存儲空間幾乎沒(méi)有為車(chē)載信息娛樂(lè )系統設計者提供任何好處，這是因為多數系統僅需要4GB至8GB存儲器就足以滿(mǎn)足目前的多媒體應用了。而且，汽車(chē)業(yè)對可靠性的期望很高，對加固性的要求很苛刻，這導致它強烈偏愛(ài)一些對沖擊、振動(dòng)、高溫和濕氣有很高承受力的存儲子系統。

緊湊的封裝

鑒于這些趨勢，新一代工業(yè)級小尺寸固態(tài)驅動(dòng)器(SSD)為車(chē)載信息娛樂(lè )系統設計者提供了一種非常有吸引力的存儲選項。這些產(chǎn)品提供集成版或分立版。SST公司NANDrive產(chǎn)品線(xiàn)等等集成式NAND模塊把集成式ATA控制器與一顆或多顆NAND閃存晶粒組合在單一封裝中。這些器件提供完整的IDE閃盤(pán)驅動(dòng)器功能與兼容型，并采用緊湊的12mm x 18mm x 1.4mm BGA封裝。設計者只須簡(jiǎn)單地把BGA安裝在系統主板上。引導時(shí)，系統經(jīng)由ATA或IDE接口把該器件視作系統驅動(dòng)器。

作為一種完全基于硅且不含任何機械運動(dòng)零件的存儲解決方案，這些驅動(dòng)器為設計者提供了更好的機會(huì )來(lái)滿(mǎn)足汽車(chē)業(yè)的嚴格沖擊與振動(dòng)規范。從性能角度看，小尺寸SSD不僅消除了磁盤(pán)存儲系統必須執行的尋道過(guò)程（平均需要13ms），而且提供了高達30Mbps的讀寫(xiě)性能。當前這代NANDrive器件質(zhì)量合乎工業(yè)溫度范圍的要求，并提供多達8GB存儲空間，未來(lái)可提供更高密度。

更小的尺寸

小尺寸SSD的兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是尺寸更小，性能高。過(guò)去十年，汽車(chē)制造商向汽車(chē)中引入了越來(lái)越多的電子子系統，因此縮小電子設備尺寸成了一件日益優(yōu)先的工作。例如，目前的普通汽車(chē)集成了30至50個(gè)基于微控制器的系統。盡管硬驅制造商在縮小產(chǎn)品尺寸方面不斷取得進(jìn)展，但與替代產(chǎn)品相比，目前的驅動(dòng)器仍需要大得多的空間。例如，標準尺寸40GB硬驅是70mm x 100mm x 9.5mm，而工業(yè)級版本NANDrive則是12mm x 24mm x 1.4mm。在減輕的重量方面，僅重0.8g的NANDrive還不到硬驅重量的百分之一。

改善的數據完整性

數據完整性和延長(cháng)的IC耐久性是最關(guān)鍵的存儲子系統考慮因素。如今的小尺寸SSD提供多種適合這些要求的特性。例如，為了補償使用NAND閃存時(shí)可能會(huì )出現的隨機讀誤差，SSD提供嵌入式誤差檢驗與校正(ECC)電路，旨在保證數據在進(jìn)入和離開(kāi)存儲器時(shí)的準確度。例如，NANDrive提供一種8位硬件 ECC引擎。

壞塊管理（Bad-block management）帶來(lái)了另一個(gè)挑戰。與NOR閃存不同的是，NAND IC的設計允許若干壞塊。為了管理這些缺陷，基于固件的壞塊管理功能在小尺寸SSD初始化時(shí)被激活，確定這些壞塊的位置，并把它們映射到存儲陣列之外。固件然后指揮控制器，不讓它使用這些指定的塊。當發(fā)現額外的壞塊時(shí)，固件更新映射，來(lái)保證這些塊不被使用。

MLC體系架構

寫(xiě)操作耐久性構成了汽車(chē)市場(chǎng)中使用小尺寸SSD的另一個(gè)障礙。閃存IC會(huì )遭遇寫(xiě)操作耐久性方面的限制：在反復的擦除和寫(xiě)周期之后，存儲器不再保留數據。IC體系結構越復雜，存儲單元尺寸越小，IC的耐久性就越低。

例如，單級單元(single-level-cell，SLC)閃存器件一般規定在100,000個(gè)周期。使用更復雜的多級單元(multi-level cell，MLC)體系結構的器件，比如目前常用于便攜式消費設備中的器件，一般規定在10,000個(gè)周期。小尺寸SSD制造商已開(kāi)始在面向汽車(chē)市場(chǎng)的 SSD中只使用SLC閃存，以此減輕這一風(fēng)險。

另外，通過(guò)在器件的固件中采用磨損均衡功能，可以延長(cháng)耐久性。磨損均衡算法把年齡計數器與閃存介質(zhì)上的邏輯與物理扇區映射圖匹配起來(lái)，由此按塊或頁(yè)來(lái)跟蹤存儲器使用情況。對于每次寫(xiě)和擦除動(dòng)作，年齡計數器都會(huì )遞增。這些復雜的算法指揮控制器，讓它把存儲器寫(xiě)動(dòng)作轉到使用量較小的塊，由此自動(dòng)平衡存儲器使用量。該技術(shù)利用了閃存的所有扇區，使它們同時(shí)達到寫(xiě)極限，由此使SSD耐久性最大化。