MECANISMOS INTEGRALES DE NIVELACIÓN DE DESGASTE PARA TARJETAS SD Y microSD SP INDUSTRIAL

1. INTRODUCCIÓN

En los dispositivos flash NAND actuales, la principal limitación es la vida útil de programación/borrado (número de ciclos P/E). La solución clave para esta limitación es gestionar la tasa de desgaste en todo el dispositivo flash NAND para que cada bloque se distribuya uniformemente. Por lo tanto, para maximizar la vida útil de un dispositivo flash NAND es necesario gestionar eficazmente el desgaste de los bloques completos. Para lograrlo, un método consiste en gestionar el ciclo P/E de cada bloque individualmente, lo que ayudará a distribuirlos de forma regular y a evitar la superposición en algunos bloques. Este método se denomina nivelación de desgaste. Existen dos mecanismos principales de nivelación de desgaste integrados en la capa de traducción flash (FTL): estático y dinámico.

2. FTL Y NIVELACIÓN DE DESGASTE

La nivelación de desgaste se implementa en la capa de traducción flash (FTL), que es el mecanismo intermedio entre el sistema de archivos y el dispositivo NANDflash. La FTL proporciona las reglas de asignación del direccionamiento lógico al físico. La nivelación de desgaste ayudará a reducir el desgaste de los bloques sobre las reglas de mapeo. Como se muestra en la Figura 1.

3. GESTIÓN DE BLOQUES FLASH

El dispositivo flash NAND puede dividirse en tres partes. El bloque de datos se reserva para la capacidad lógica, el bloque libre se asigna a la nivelación de desgaste y a la gestión del conjunto de bloques defectuosos, y el bloque de sistema se asigna a la tabla de asignación, al bloque de caché, etc. Como se muestra en la Figura 2.

4. NIVELACIÓN DE DESGASTE

4-1 NIVEL DE DESGASTE DINÁMICO

En un dispositivo flash NAND existen dos tipos de subconjuntos de datos: datos estáticos y datos dinámicos. Los datos estáticos son información que rara vez se utiliza y que rara vez cambia en los bloques físicos. En cambio, los datos dinámicos cambian con frecuencia y se reprograman constantemente. La nivelación dinámica del desgaste asigna los datos dinámicos a los bloques libres que han tenido menos ciclos P/E. Es más fácil aplicar este método, pero para optimizar por completo todo el dispositivo flash, no es una técnica completa. Como se muestra en la Figura 3.

4-2 NIVELACIÓN ESTÁTICA DEL DESGASTE

La nivelación estática del desgaste tiene en cuenta toda la matriz flash NAND, incluidas las áreas en blanco y los bloques en los que ya se ha escrito. La nivelación estática del desgaste asigna datos estáticos al bloque libre; como tal, permite la liquidez del dispositivo flash. Puede corregir el cuello de botella de la nivelación de desgaste general y conseguir un uso más eficiente de la matriz de memoria, maximizando así la vida útil del dispositivo flash. Como se muestra en la Figura 4.

4-3 NIVELACIÓN DE DESGASTE GLOBALA

diferencia de la nivelación de desgaste estática, que sólo funciona en una única matriz flash NAND, el alcance de la nivelación de desgaste global abarca todo el dispositivo. Esto garantiza que el comportamiento de escritura se produzca en bloques en los que se escribe con menos frecuencia en todo el dispositivo. Este equilibrio se consigue separando el dispositivo flash en varias zonas. Si el host accede repetidamente a la misma zona, es probable que ésta se desgaste más rápidamente. La nivelación global del desgaste interviene para evitar que esto ocurra reasignando ese acceso y garantizando un nivel uniforme de desgaste. Como se muestra en la figura 5.

5. OFERTAS DE SP INDUSTRIAL PARA TARJETAS SD Y microSD INDUSTRIALES

La serie de tarjetas SD SDI730/530/330 y la serie de tarjetas microSD SDT730/530/330 de SP Industrial están ampliamente equipadas con todos estos mecanismos: nivelación de desgaste global, nivelación de desgaste estática y nivelación de desgaste dinámica. Esta cobertura multifacética para gestionar todos los diferentes estados de uso de la memoria flash consigue la mejor resistencia y la mayor fiabilidad para optimizar el rendimiento de la memoria flash NAND. La serie de tarjetas microSD SDT550/350 de SP Industrial está equipada con mecanismos de nivelación de desgaste estático y dinámico. Ofrece la opción de mayor capacidad con 3D TLC, pero sin comprometer la resistencia del ciclo P/E. Estas series son muy utilizadas en aplicaciones críticas, como la grabación de vídeo de vigilancia con cámaras de salpicadero y sistemas telemáticos para proveedores de automoción de primer nivel, sistemas de registro de datos para estaciones base 4G/5G de telecomunicaciones y grabación de datos de pacientes para equipos de ventilación médica en UCI de hospitales.