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Smart Modular - Ready for Take-Off
Hi-Q-News - "Ready for Take-Off" von SMART Modular | Leistungsfähige eingebettete Computersysteme werden heute nicht nur in allen Bereichen der Automatisierungs- und Fahrzeugtechnik eingesetzt, sondern bilden auch in der zivilen und militärischen Luftfahrt zentrale Architekturelemente. 
Neue Anwendungen erhöhen dabei stetig den Bedarf an Speicherkapazität, beispielsweise bei der Aufzeichnung von Sensordaten, in Video- und Voice-Recordern, in Flugassistenzsystemen u.v.m. Während es recht einfach ist, diesen Speicherbedarf bei Industrieanwendungen über kostengünstige Hard-Disk-Drives (HDDs) zu decken, ist das unter den Rahmenbedingungen der Luftfahrt mit ihren hohen Anforderungen an Schock- und Vibrationsfestigkeit, Zuverlässigkeit und möglichst geringem Strombedarf mit den klassischen magnetischen Datenträgern nicht zu bewerkstelligen.
Solid State Disks hingegen, also Massenspeicher auf Basis von Halbleitern, können die hohen Anforderungen spielend erfüllen. Unser Partner Smart Modular Technologies hat für diesen Markt vor kurzem neue Produkte unter der Familienbezeichnung Xcel-100 bzw. Xcel-200 vorgestellt.
Übersicht SSDs von SMART Modular
Xcel-200 mit 6GBit/s SATA Interface
Die XCel-200 ist eine SSD mit 2.5" Formfaktor bei einer Bauhöhe von lediglich 9.5mm. Sie ist für Anwendungen in rauer Umgebung ausgelegt und leistet über ihre SATA 6GB Schnittstelle 60.000 IO/s Lese-/Schreiboperationen bei Random-Zugriff und 500 MByte/s bei kontinuierlichem Zugriff. 
Mit einer Qualifizierung nach MIL-STD-810F ist die Xcel-200 für einen Betrieb unter Umgebungstemperaturen ausgelegt, die noch über den Bereich von -40°C bis +85°C hinausgehen und weist im Betrieb eine Schockfestigkeit von 50g sowie eine Vibrationsfestigkeit von 16.4g auf. Die SSD kann bis zu einer Höhe über NN von 80.000 Fuß (ca. 25.000 m) betrieben werden.
Die Xcel-200 bietet hohe Zuverlässigkeit und Datenintegrität dank ihrer extensiven Fehler-Erkennungs- und Korrektureigenschaften, einem mehrschichtigen Schutz des Datenpfades und des verwendeten Codes, ihrer Data-Fail Recovery und dem ständigen Monitoring der Datenintegrität. Die Platte unterstützt zudem das ATA-8 Security-Erase-Feature für Anwendungen, bei denen das sichere Löschen von Daten notwendig ist. Alle Daten werden grundsätzlich mit AES 256bit verschlüsselt und nur in dieser Form abgelegt. Angeboten wird die Disk mit Kapazitäten von 60, 120 und 240 GByte.
Produktbroschüre Xcel-200
SLC NAND-Flash für lange Lebensdauer
Für Solid-State-Disks im PC- und Serverbereich werden heute i.d.R. NAND-FLASH Speicher vom Typ MLC oder eMLC verwendet. MLC steht für Multi-Level-Cell und sagt aus, dass in jeder Speicherzelle (Floating Gate Transistor) 4 unterschiedliche Ladungszustände herrschen können, Charge Levels, mit denen sich 2 Bit an Daten kodieren lassen. Dies ist eine glatte Verdopplung gegenüber der Single-Level-Cell (SLC), die nur 2 Zustände kennt und damit nur 1 Bit darstellt.
Allerdings können SLC-FLASH-Speicher mit einer etwa 10-fach höheren Standzeit aufwarten, sie lassen sich über 100.000 mal sicher löschen und wiederbeschreiben, während MLC-Zellen nur eine Lebensdauer von etwa 10.000 P/E-Zyklen aufweisen. Gleichzeitig benötigen sie weniger Fehlererkennungs- und Korrekturmaßnahmen und sind schneller beim Schreiben und Lesen.
Diese Eigenschaften sind der Grund für die Verwendung von SLC-FLASH in den Hi-Rel Produkten von SMART Modular, gewährleisten sie doch die notwendige Betriebssicherheit und lange Lebensdauer des Speichers. Zudem sind alle verwendeten Komponenten für den industriellen Temperaturbereich qualifiziert (-40°C bis +85°C).
White Paper FLASH Management, "Why and How"
Die Daten sind sicher
Für hoch zuverlässige SSDs im Bereich Enterprise oder Defense sind nach JEDEC JESD2181 Bitfehlerraten von weniger als 10-16 zulässig. Um diese recht ambitionierte Fehlerrate zu erreichen ist neben anderen Maßnahmen auch ein wirksamer Schutz der Daten sowie Mapping-Informationen bei Stromausfall zu gewährleisten.
Üblicherweise werden solche Mechanismen mit Hilfe von SuperCap-Kondensatoren implementiert, die ausreichend Ladung aufnehmen, um die Stromversorgung während des kontrollierten Abschaltens aufrecht zu erhalten.
Sorgfältige Analysen von SMART Modular haben jedoch ergeben, dass die SuperCaps nicht ausreichend zuverlässig sind, vor allem bei hohen Umgebungstemperaturen geht ihre Ausfallwahrscheinlichkeit schon nach wenigen Jahren auf 1, wie aus der nebenstehenden Grafik zu entnehmen ist. Für seine Hi-Rel-Produkte, also die XCel-200 als auch die XceedIOPS verwendet SMART Modular daher Kondensatoren mit Niobium Oxyd. Hierbei handelt es sich um eine erprobte Bauform ohne "nasses" Elektrolyt, qualifiziert für bis zu 85°C und daher wenig anfällig für steigende Leckströme.
Application Note Power Failure Protection
Unternehmensbroschüre SMART Modular
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