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NANDshancunmosunjinduderanliao。jinguanzaiyikaishigujianbushiwenti，bingqiejiludeshujujuyouzugoudeneicunlaichuligongzuoliang，danmeicigujianshengjidoudailailexingongneng
，congerjianshaolemeicigengxindecunchukongjian。yingODI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）zhouqi，jishigongsizuichuanzhaozhexieguifanjinxingsheji
，tamenyebixuyujiandaotongyixitongsuizheshijiandetuiyibixuyingduibuduanzengjiadegongzuofuzaitiaozhan。zuihou，zhewentiyousangefangmian。quefaduiNAND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晶體管(guan)將(jiang)數(shu)據(ju)存(cun)儲(chu)在(zai)製(zhi)成(cheng)的(de)存(cun)儲(chu)單(dan)元(yuan)陣(zhen)列(lie)中(zhong)。通(tong)過(guo)在(zai)晶(jing)體(ti)管(guan)的(de)控(kong)製(zhi)柵(zha)極(ji)上(shang)施(shi)加(jia)高(gao)電(dian)壓(ya)，同(tong)時(shi)將(jiang)源(yuan)極(ji)和(he)漏(lou)極(ji)接(jie)地(di)
，溝(gou)道(dao)中(zhong)的(de)電(dian)子(zi)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)足(zu)夠(gou)的(de)能(neng)量(liang)來(lai)克(ke)服(fu)氧(yang)化(hua)物(wu)勢(shi)壘(lei)
，並(bing)從(cong)溝(gou)道(dao)移(yi)入(ru)浮(fu)柵(zha)。在(zai)浮(fu)柵(zha)中(zhong)捕(bu)獲(huo)電(dian)子(zi)的(de)過(guo)程(cheng)是(shi)閃(shan)存(cun)設(she)備(bei)的(de)編(bian)程(cheng)（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NAND閃(shan)存(cun)的(de)特(te)性(xing)
，如(ru)果(guo)忽(hu)略(lve)這(zhe)一(yi)點(dian)，驅(qu)動(dong)器(qi)在(zai)預(yu)測(ce)的(de)時(shi)間(jian)之(zhi)前(qian)提(ti)早(zao)崩(beng)潰(kui)也(ye)就(jiu)不(bu)足(zu)為(wei)奇(qi)了(le)。這(zhe)是(shi)一(yi)項(xiang)昂(ang)貴(gui)的(de)疏(shu)忽(hu)，選(xuan)擇(ze)正(zheng)確(que)的(de)閃(shan)存(cun)控(kong)製(zhi)器(qi)是(shi)設(she)計(ji)高(gao)效(xiao)可(ke)靠(kao)的(de)存(cun)儲(chu)係(xi)統(tong)（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(xuan)NAND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。