为什么pSLC NAND技术非常适合loT设备？
人工智能和机器学习创建写密集型工作负载.
为什么pSLC NAND技术非常适合loT设备？ 人工智能和机器学习创建写密集型工作负载 在许多物联网（IoT）设备中，有一个操作系统（OS），可更新的"Over-The-Air"（OTA）软件，传感器和其他连接的工具 并通过互联网与其他批次设备和系统交换数据，所有这些都协同工作，将捕获的数据交付给服务提供商。 一些 收集到的数据需要人工智能（Al）来响应实时发展的情况或查看/分析寻找区域的历史数据 可以改进批量过程的地方。 机器学习Machine learning（ML）通过分析行为系统和设备模式，进一步提高了这一步。 捕获数据并解释可从中学习的操作场景。
由于许多批次设备都是电池供电的，因此它们的数据存储占用空间非常小，这带来了更多的设计挑战。 寻址 这些挑战，Single-Level Cell（SLC）NAND闪存通常用于loT设备。 Embedded Multi-Media（e-MMC）卡闪存也用于loT设备 Linux 或 Android 操作系统驱动的情况。
随着Al和ML的广泛使用，数据处理周期加快，包括数据收集、存储、上传、分析、更新和 下载。 因此，写入持久性对loT设备非常重要，因为它直接影响访问性能和设备生命周期。 它是为这些 pseudo SLC（pSLC）NAND技术可能适合某些loT设备的原因。
什么是PSLC NAND技术？
Pseudo SLC不是NAND闪存：它是NAND闪存中的一个功能，配置在增强的用户数据区域中。使用pSLC
有效地将Triple-Level Cell(TLC) NAND闪存（每个单元3位）或Multi-Level Cell(MLC) NAND闪存（每个单元2位）转换为Single-Level Cell(SLC)（每个单元1位）。
当配置为pSLC NAND技术时，每个单元的可靠性，特别是写/擦除(W/E)耐久性和数据保留特性，大幅改善（图1）。然而，权衡是在分配给pSLC的区域中可用于存储的 比特(bit) 的减少。
例如，pSLC单元可能支持比MLC（或TLC）闪存单元多十倍的W/E（写读）周期。 然而，MLC在pSLC模式下的配置将 存储密度 降低一半，当考虑到这一点，在pSLC模式下配置的设备的最终结果可能会使W/E周期比配置MLC闪存的相同存储设备多五倍.
可配置 pSLC 分区应用程序
MLC 和 TLC NAND闪存中的 pSLC分区 可以配置为支持写入密集型应用程序或需要额外提高写入性能的应用程序。这些应用包括 dashcams、安全摄像头、网络安全防火墙和RAID卡。例子如下:
示例1：部分配置的pSLC e-MMC应用程序
pSLC NAND技术可以通过使用较低密度的存储来降低设备成本。这在频繁实时存储视频数据的写入密集型应用中很普遍，如行车记录仪和安全摄像机。
假设1千兆字节(GB)用于设备软件，并且在其生命周期内预计将写入45tb(TB)的数据，那么需要考虑两个MLC用例:
示例2：完全配置的pSLC e-MMC应用程序
TLC NAND闪存如何配置以支持改进的耐用性的另一个例子可以在公司数据中心和企业中常见的网络安全防火墙中看到。本例中，安全防火墙生成的所有数据日志都使用e-MMC闪存作为缓存存储。高级防火墙每天可以生成多达10GB的写操作到e-MMC闪存。在这种情况下，需要非易失性存储器，而不是DRAM缓存，以确保在发生突然断电或系统故障时不会丢失这些重要的数据日志。
当e-MMC闪存以PSLC模式完全分区时，MLC闪存将密度降低50％。但是，耐力将得到显着改善。在此示例中，当8GB e-MMC闪存完全以PSLC模式配置时，每天10GB的工作负载可能能够持续约6.6年。在标准模式下，每天10GB的每日工作负载可能能够持续约1.3年（图2）。
示例3：要求提高写入性能的应用
pSLC NAND技术可以配置为提供额外的写入性能提升，特别是对于需要快速顺序写入性能的应用程序。包括DRAM、NAND闪存和外部超级电容（supercap）电源的nvdimm（非易失性双内联内存模块）就是一个例子（图3）。当系统突然断电或出现故障时，超级电容可以为NVDIMM提供临时电源，并将DRAM中的内容传输到e-MMC闪存中进行数据备份。当电源或系统恢复正常时，e-MMC闪存中的内容将被加载回DRAM。
由于超级电容只能在短时间内提供备用电源，因此提高e-MMC闪存的写入速度以确保所有数据内容都能成功传输是至关重要的。与MLC或TLC闪存相比，pSLC NAND技术可以提高写入性能，因此非常适合需要快速顺序写入性能的应用。
如何配置pSLC分区？
当基于e-MMC的设备出货时，e-MMC闪存区由一个用户数据区分区；两个引导区分区；和一个RPMB区分区组成。最多可将四个通用(GP)区域分区和增强用户数据区域配置为pSLC模式(每右图像)。在增强用户数据区域中，"只能安装一个部分"意味着用户不能在同一用户数据区域内设置两个单独的增强用户数据区域。只能设置一个连续的增强用户数据区域。增强的用户数据区域默认不存在，必须由用户设置。
下面的过程流程图是一个联合电子设备工程委员会(JEDEC)标准，它涵盖了在增强用户数据区域中配置loT设备的基本分区过程:
由于增强的用户数据区域大小和属性设置是一次性可编程的操作，Kioxia铠侠公司建议客户联系他们的eMMC与闪存供应商，就增强的用户数据区配置和寿命分析进行咨询。
loT设备可以通过AI和ML功能让人类的生活变得更好、更智能、更安全、更有保障。pSLC NAND技术可以帮助loT设备记录日志和视频流，从AI和ML功能中学习，以及频繁的算法更新。pSLC NAND技术的代价是它牺牲了密度，因此可能包含pSLC技术的应用应与e-MMC供应商仔细讨论。
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