Nell’odierno mercato dei sistemi embedded viene utilizzato un numero incredibilmente elevato di dispositivi di Flash storage allo stato solido. Si tratta di un mercato in crescita costante, che si attesterà su volumi pari a $126 miliardi entro il 2025, secondo un rapporto di una recente analisi di mercato stilata da Kenneth Research.
I dispositivi di Flash storage in genere vengono utilizzati per memorizzare il codice di avvio del sistema, il sistema operativo, il software applicativo e i dati critici che non è possibile rischiare che vadano persi. Le applicazioni tipiche per i dispositivi di Flash storage includono sistemi di controllo industriale, test e misura, router e server di rete, apparecchiature per infrastrutture di telecomunicazione, dispositivi medici e totem multimediali.
I sistemi embedded sono progettati per essere altamente affidabili e per eseguire un'attività dedicata in modo efficace ed efficiente. Queste caratteristiche a loro volta aiutano a guidare i tipi di prodotti di archiviazione Flash utilizzati per le applicazioni particolari. Molti sistemi embedded fanno uso di fattori di forma di archiviazione tradizionali, comprese schede di memoria Flash e vari fattori di forma di unità a stato solido (SSD). Le tendenze del settore principale hanno un'influenza sul tipo e sul fattore di forma dei dispositivi di archiviazione utilizzati nelle applicazioni embedded. Ad esempio, le schede CompactFlash (CF) originariamente progettate per le fotocamere digitali, hanno trovato la loro strada nelle applicazioni embedded e sono ancora in uso oggi. Questa tendenza continua con l'adozione di schede SD e microSD, unità flash USB, SSD e più recentemente prodotti eMMC nei sistemi embedded.
Poiché il numero di opzioni di dispositivi di Flash storage continua a crescere, ciascuna con il proprio insieme di proprietà e complessità, i progettisti non possono semplicemente selezionare un prodotto di archiviazione consumer tradizionale e progettarlo in un'applicazione embedded. Anche se i prodotti di Flash storage hanno classificazioni di utilizzo, come applicazioni aziendali, data center e applicazioni industriali embedded, esiste una notevole sovrapposizione di funzionalità. La scelta del prodotto Flash storage giusto per un'applicazione embedded dipende da molti fattori tra cui l'interfaccia del sistema di archiviazione, considerazioni su prestazioni e alimentazione, fattore di forma, workload, capacità, tecnologia NAND e altri requisiti hardware speciali come la crittografia dei dati e la protezione dei dati in caso di interruzione inaspettata dell’alimentazione. È importante che i progettisti comprendano quali dispositivi di archiviazione comuni possono essere utilizzati per le applicazioni embedded insieme ai pro e ai contro che ne derivano.
Considerazioni rilevanti sui Sistemi Embedded
I sistemi embedded si trovano al centro della tecnologia e delle applicazioni che definiscono la nostra esperienza quotidiana. I modelli di utilizzo dello Flash storage per queste applicazioni sono molto frammentati a causa della necessità di supportare molti tipi di carichi di lavoro in applicazioni miste. Tuttavia, esistono esigenze comuni di elevata affidabilità, funzionamento 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e la necessità di lavorare in ambienti operativi difficili.
I prodotti di Flash storage progettati per sistemi embedded hanno quindi caratteristiche comuni: sono più piccoli, consumano meno energia e hanno capacità inferiori. Oltre al fattore di forma fisico, le altre considerazioni frequenti quando si sceglie un prodotto di archiviazione Flash per applicazioni embedded includono la resistenza, un lungo ciclo di vita e il costo di quel prodotto. La tabella seguente fornisce una panoramica delle opzioni dei prodotti per Flash storage per i sistemi Embedded insieme ai pro e ai contro di ciascun tipo.
Embedded Multi Media Card
Uno dei prodotti di archiviazione più utilizzati per le applicazioni è la embedded Multi Media Card (eMMC). L'adozione delle eMMC, sviluppate nel 2006 da JEDEC e MultiMediaCard Association, per le applicazioni embedded è molto diffusa. La tecnologia era destinata all'uso in dispositivi portatili come i telefoni cellulari, ma ora è ampiamente utilizzata per applicazioni IIoT, telecomunicazioni e reti. Funzionalità aggiuntive, come la memoria configurabile e gamme di temperature operative più ampie. L'eMMC viene spesso utilizzato come dispositivo saldato di archiviazione Flash per elaborazione general purpose, proprio come un SSD, in apparecchiature di automazione industriale con workload leggeri. In questo esempio di caso d'uso, lo spazio di archiviazione dell'utente di eMMC è configurato su Enhanced Storage Media (cioè modalità pSLC) per una durata estesa. Funziona anche in un intervallo di temperatura esteso che va da -25 °C a +85 °C. Anche per questa applicazione è stato scelto un prodotto eMMC a causa della lunga durata del supporto.
Nell'applicazione della piattaforma di protezione e gestione dei dati di cui sopra, un M.2 2280 240GB PCIe NVMe SSD viene utilizzato come unità di boot e data storage. A differenza dei prodotti SSD tradizionali, che stanno migrando a capacità superiori (maggiori di 1 TB), la capacità di archiviazione richiesta per questa applicazione è di soli 240 GB. Allineandosi con i fornitori specializzati in opzioni SSD a capacità inferiore, gli OEM possono evitare di pagare costi più elevati per SSD con capacità superiori al necessario.
Nel terzo esempio, le apparecchiature di rete, una serie di prodotti per Flash storage utilizzati su diverse piattaforme, tra cui unità flash USB embedded, SSD mSATA e schede CF vengono utilizzati come unità di boot in router e switch altamente affidabili. Alcune delle caratteristiche speciali necessarie sono elevata resistenza, resistori a prova di zolfo, conformal coating, funzionalità avanzate del firmware di tipo enterprise per garantire integrità e affidabilità dei dati e supporto del prodotto a lungo termine.
I pro e i contro associati agli SSD di uso comune nei sistemi embedded sottendono un'ampia gamma di considerazioni. Supporto hardware e software consolidato, buone prestazioni, basso consumo energetico, robustezza, e saldato rispetto a rimovibile sono tutti importanti fattori positivi associati all'uso delle opzioni di Flash storage comuni per i sistemi embedded. Tuttavia, ci sono alcune preoccupazioni su prestazioni ridotte, latenza, maggiore consumo energetico, mancanza di standardizzazione del settore, sostituzione e longevità. I progetti di sistemi embedded vengono spesso riutilizzati per ridurre il ciclo di lancio di un prodotto, cosa che diventa dispendiosa in termini di tempo se i progettisti devono tenere traccia dei rapidi cambiamenti nei prodotti consumer per archiviazione Flash e nei cicli di vita della tecnologia Flash. Partendo dai requisiti di base, tra cui l'interfaccia del sistema di archiviazione, il fattore di forma e workload, i progettisti di sistemi embedded hanno un punto di partenza per determinare la migliore opzione di archiviazione per il loro sistema.
