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Einkomponenten-SSD

14. September 2020, 12:40 Uhr   |  Manne Kreuzer

Einkomponenten-SSD
© Swissbit

Swissbit bietet mit der EN-20-Familie hoch performante und zuverlässige Single-Chip-Speicherlösungen an. Sie bieten volle PCIe-SSD-Leistung in einem nur 3,2 Quadratzentimeter großen BGA-Gehäuse mit Kapazitäten von 15 GB bis 480 GB.

Der Baustein von Swissbit arbeitet wie eine Standard-SSD und erfüllt die PCIe-3.1/NVMe-1.3-Spezifikation mit vier Lanes. Mögliche Einsatzbereiche reichen von Embedded Systemen, Fabrikautomatisierung, Router und Switches über Lösungen für das Internet der Dinge (IoT) und Cloud-Computing bis hin zu medizinischen Systemen. Der geringe Platzbedarf und der integrierte metallische Kühlkörper ermöglichen die Verwendung der EN-20 nicht nur als aufzulötendes BGA-Bauteil, sondern auch integriert auf unterschiedlichen M.2-Modul-Formfaktoren: von der minimalen 2230-Grösse bis hin zur Standard-2280-Variante.

Die EN-20-Produktreihe verwendet 3D-NAND-Flash in Industriequalität und unterstützt damit einen Umgebungstemperaturbereich von -40°C bis 85°C. Der speziell entwickelte PCIe-Controller (inklusive Firmware) ist für anspruchsvolle Anwendungen konzipiert. Die PCIe-x4-Lane-Schnittstelle mit Abwärtskompatibilität zu Single- oder Dual-Lane-Systemdesigns arbeitet nach der PCIe-3.1-Spezifikation und ermöglicht Datenraten von bis zu 1600 MB/s für sequenzielles Lesen und 770 MB/s für sequenzielles Schreiben. Die Random Performance übertrifft 145.000 beziehungsweise 130.000 4-KB-Transaktionen pro Sekunde (IOPS) für Lesen und Schreiben – fast die doppelte Datenrate von SATA-SSDs.

Die Single-Chip-SSD hat eine Abmessung von nur 16 mm × 20 mm und ein Rastermaß von 0,8 mm, kompatibel mit den Layoutregeln für Standardleiterplatten. Für einen niedrigen Stromverbrauch ohne Leistungseinbußen verwendet die EN-20 anstelle eines üblichen lokalen DRAM-Caches die HMB-Funktion (Host Memory Buffer): Hierbei wird eine Kopie der Flash-Zugriffstabelle im Systemarbeitsspeicher abgelegt, was schnelle Zugriffe ohne Stromausfallrisiko ermöglicht.

Ein intelligentes Temperaturmanagement sichert die Langzeitstabilität des Controllers und sorgt auch bei der höchsten spezifizierten Temperatur für eine kontinuierliche Bandbreite. Weitere Zuverlässigkeits- und Sicherheitsmerkmale sind der Ende-zu-Ende-Schutz der internen Datenwege, die AES-256-Verschlüsselung, die LDPC-Fehlerkorrektur mit Behandlung von kompletten Seitenausfällen sowie der Schutz vor Datenverlust bei unerwartetem Stromausfall. Durch integrierte Hintergrundprozesse zur Datenpflege bleibt die gespeicherte Information auch bei hoher Betriebstemperatur sicher erhalten.

Das NVMe-Protokoll wurde entwickelt, um die Datenrate mit einem nativen Befehlssatz für nichtflüchtige Speicher effizient zu nutzen, was zu sehr niedrigen Latenzzeiten führt. Die täglich erlaubte Schreibdatenmenge der EN-20 ist mit bis zu 1 DWPD (Drive Writes Per Day) über drei Jahre spezifiziert. Für Anwendungen mit höheren Anforderungen an die Haltbarkeit bietet Swissbit die pSLC-Version EN-26 mit rund zehnfacher Lebensdauer an. Bei aufgelöteten Komponenten ist es auch wichtig, die erwartete Lebensdauer unter realen Bedingungen zu kennen: Das Swissbit-Lifetime-Monitor-Tool zeigt dazu sehr detaillierte Informationen über die verbrauchten Laufwerksressourcen an, um die verbleibende Lebensdauer zu berechnen.

Die neuen Produkte wurden bereits von wichtigen Industriekunden erfolgreich validiert. Die EN-20 ist mit Kapazitäten zwischen 15 und 240 GB erhältlich, die EN-26 mit 5 GB bis 80 GB. Eine Erweiterung der Produktserie mit 480-GB- beziehungsweise 160-GB-Varianten erfolgt gegen Ende des Jahres.

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