Sélection du stockage pour votre application industrielle

(Source :Hyperstone)

Le stockage en mémoire flash est un composant omniprésent dans pratiquement tous les appareils électroniques qui nous entourent. Il peut être considéré comme un article de base lors de son achat. Cependant, la réalité est loin de celle lorsqu'elle est requise pour une utilisation dans des équipements industriels. Sans connaître l'ensemble du tableau en termes de cas d'utilisation, il est facile de tomber dans un piège, de penser que toute la mémoire est la même et de décider uniquement en fonction du prix par gigaoctet. De nombreux ingénieurs de conception peuvent avoir du mal à faire la différence entre une mémoire flash de haute qualité et de mauvaise qualité. Un flash plus récent avec une capacité plus élevée ne signifie généralement pas une meilleure fiabilité.

Une autre observation au niveau du système est également que le contrôleur de mémoire flash est aussi crucial que la sélection de la mémoire elle-même. Ensemble, le contrôleur et le flash définissent la qualité du système. Par conséquent, les deux doivent être considérés comme un tout. Dans cet article, nous allons étudier pourquoi toutes les formes de sous-système de mémoire, SSD ou clés USB ne sont pas créées égales, et certains des facteurs critiques que les ingénieurs doivent prendre en compte lorsqu'ils prennent une décision d'achat pour la conception d'équipements industriels.

Température

Pour l'électronique grand public, les températures de fonctionnement peuvent varier légèrement. Pourtant, dans la plupart des cas, nous utiliserons notre ordinateur, par exemple, à des températures ambiantes inférieures à 20°C. Pour l'électronique grand public en général, la plage de température admissible est généralement comprise entre 0°C et 40°C, ou parfois jusqu'à 60°C. Cependant, dans le domaine industriel, la température et la quantité qu'elle varie peuvent être plus extrêmes. La plage de température industrielle indiquée est de -40°C à +85°C.

Bien que tous les composants et modules conçus pour être utilisés dans des applications industrielles respectent la plage de températures de fonctionnement étendue, il est important de se rappeler que les températures indiquées sont celles de l'environnement ambiant. À l'intérieur, à la jonction, les températures seront beaucoup plus élevées. Le test de ces appareils à des températures ambiantes de, disons, 125 °C, donne une plus grande confiance en leur fiabilité. Pour atténuer l'impact des températures ambiantes élevées, les ingénieurs doivent viser à sélectionner des composants ayant une puissance de fonctionnement inférieure. Cela aidera à maintenir la température interne basse et aura un impact positif au niveau du système.

Tenter d'utiliser la mémoire flash et un contrôleur à des températures pour lesquelles ils ne sont pas conçus va introduire des problèmes de défaillance potentielle à tout moment. L'échec n'est pas un terme populaire auprès des ingénieurs industriels. L'arrêt d'une production et son redémarrage peuvent être un incident coûteux. Une panne soudaine de l'équipement de manière incontrôlée peut également causer des dommages importants qui sont coûteux à réparer et peuvent entraîner des temps d'arrêt supplémentaires.

Vous pourriez vous demander pourquoi vous ne devriez pas acheter une clé USB de 32 Go pour, disons, 10 $ dans un magasin de détail, mais plutôt en acheter une autre très similaire pour 30 $ ? Nous allons essayer de répondre à cette question plus en détail, mais vous pouvez déjà noter que pour les applications industrielles, chaque module est testé avec un cas d'utilisation plus exigeant à l'esprit et garantissant une qualité élevée constante des produits pour une longue durée de vie.

La fiabilité de niveau industriel commence par la fabrication de la conception .

S'assurer qu'un système de mémoire est conçu pour résister aux températures industrielles est peut-être la fin d'un long processus de conception qui commence avec des qualités industrielles à la base du matériel. Par exemple, chez Hyperstone, nos contrôleurs de mémoire flash sont conçus pour des applications industrielles déjà au niveau des blocs de propriété intellectuelle (IP). L'approche de conception IP est beaucoup plus stricte que pour les appareils grand public en ce qui concerne la fiabilité et la sécurité contre les pannes.

Des techniques de test éprouvées sont appliquées pour soumettre la propriété intellectuelle à des tests de résistance. Cela garantit que la conception comprend une marge de sécurité en ce qui concerne les aspects critiques, tels que le chronométrage et le chronométrage. Par exemple, l'analyse des chutes de tension est appliquée, ce qui contribue à la définition de la qualité industrielle.

Lorsque la température est une considération primordiale, des facteurs tels que la synchronisation du matériel sont très importants. Il faut du temps de conception et éventuellement de la surface de la puce pour s'assurer qu'une puce fonctionne de manière fiable à différentes températures. Des années d'expérience ont conduit à une évolution des caractéristiques du produit et à une fiabilité intégrée. Chaque nouveau contrôleur continue d'intégrer les connaissances des cas d'utilisation de l'industrie et l'assistance spécifique aux applications acquises au cours de nombreuses années.

Le développement de firmware est un autre élément critique. Il doit être abordé avec le même état d'esprit industriel et se dérouler en parallèle de la conception matérielle, étroitement liée à celle-ci. Le firmware utilisé dans les contrôleurs flash doit inclure une évolutivité en termes de flexibilité. Les systèmes industriels ont une durée de vie de fonctionnement typique d'une décennie ou plus, normalement dans des environnements très exigeants. En suivant des techniques de développement qui garantissent que le micrologiciel est développé de manière hautement structurée, on obtient une plus grande couverture de code lors de la vérification. Ceci, à son tour, se traduit par un firmware de meilleure qualité qui est aussi fiable que le matériel sur lequel il s'exécute.

Enfin, les tests sont un élément fondamental de la fourniture de systèmes conformes à une utilisation industrielle exigeante. En plus des cycles de température, les tests de pannes de courant soudaines font partie d'un cadre intensif pour valider que les produits fonctionnent comme prévu. Le test de panne de courant soudaine simule une perte totale de courant. Pour maintenir l'intégrité des données, lors de la remise sous tension du système, vous devez vous assurer qu'aucune donnée n'a été perdue. Chez Hyperstone, par exemple, nous testons chaque nouveau produit et firmware via un cycle d'alimentation intensif.

Une autre considération essentielle lors de l'utilisation de la mémoire flash est la conservation des données qui dépend fortement de la température de fonctionnement. Les données sont perdues à partir du flash au fil du temps, et plus la température ambiante est élevée, plus le taux de perte de données est élevé. La perte se produit que l'équipement soit actif ou non - une autre raison pour laquelle la température est une considération importante. En règle générale, les caractéristiques de conservation des données pour la mémoire flash sont indiquées à 25°C. Dans un environnement industriel, il serait assez courant de voir des équipements connaître environ 60 °C, ce qui a un impact profond sur la conservation des données. Par exemple, si vous augmentez la température d'un système de mémoire de la température ambiante à 60 °C, le taux de rétention des données est probablement réduit d'un facteur 20. Cela semble beaucoup. C'est beaucoup. Les données peuvent être perdues après 6 mois au lieu de 10 ans. Le choix du flash ainsi que les fonctionnalités de rafraîchissement gérées par le contrôleur permettent de protéger vos données.

Assurer un support produit à long terme

Seuls quelques fournisseurs sont vraiment à la hauteur pour fournir un support produit à long terme. Votre fournisseur de mémoire et de contrôleur sélectionné doit être avec vous à chaque étape du processus, des concepts de conception initiaux jusqu'au produit en cours de vie. Ce dernier point est particulièrement pertinent pour les applications industrielles où la durée de vie peut être de dix voire vingt ans au lieu de deux voire cinq ans maximum pour les produits de consommation. Par exemple, l'engagement d'Hyperstone envers la longévité est illustré par la prise en charge des contrôleurs de carte CF qui ont été introduits en 2003.

Les fournisseurs doivent dialoguer avec le client le plus tôt possible afin de concevoir au mieux les exigences de leurs applications. Par exemple, chez Hypestone, notre première question pourrait être :"  Quel est votre cas d'utilisation ? " En collaboration avec les clients, nous pouvons utiliser des outils tels que notre Use Case Tracker pour évaluer précisément comment une application accède et sollicite un support de stockage. Nous pouvons déterminer des paramètres spécifiques, tels que les modèles d'accès, la vitesse d'écriture et de lecture, la fréquence d'accès qui sont nécessaires pour optimiser le micrologiciel, choisir la bonne configuration et la bonne capacité et ainsi maximiser la fiabilité et optimiser les coûts.

Plus tard au cours de la durée de vie d'un produit, des problèmes peuvent survenir et ne peuvent être analysés que par le fournisseur du contrôleur. Les interfaces de débogage et les fonctionnalités de protocole intégrées aux contrôleurs et à l'architecture du micrologiciel aident les fournisseurs comme Hyperstone à analyser les pannes si elles se produisent. Dans 99,9 % des cas, nous pouvons voir ce qui s'est passé et prendre des mesures pour éviter que cela ne se reproduise. Essayez de le faire avec un contrôleur flash grand public !

Conclusion

Lorsqu'ils envisagent un support de stockage flash qui devrait satisfaire les exigences rigoureuses d'un environnement industriel, les ingénieurs peuvent vouloir accorder une attention particulière à la température, aux niveaux de test industriels, à la durée de vie et à la disponibilité à long terme. L'alignement de la configuration sur le cas d'utilisation avec le système peut économiser de l'argent et des maux de tête. Sinon, vous pourriez vous retrouver avec une excellente solution qui ne correspond pas à votre application