SSD具多项优势 导入工控应用价值高

SSD具多项优势 导入工控应用价值高

    在Windows 8、Android平板计算机，与新型笔记本相继导入大容量SSD固态硬盘设计方案，以达到薄化产品设计、增加产品耐震效果应用需求，SSD的产品特性与价值逐渐受到重视，甚至在大量使用下产品成本也逐渐到市场可接受的程度，在工控应用的宽温、高耐用度需求，SSD大容量储存装置导入有助于提升工控设备的性能与环境耐受度表现...

     早期SSD(solid-state drive)一直有单价过高问题，面对重复抹写操作也会使储存单位容量容易出现故障问题，但在新的Flash Memory技术与高效率控制器奥援，使SSD的使用价值逐渐浮现，原本仅在高阶工控设备才会导入的SSD储存元件，现在也成为工控设备相当常见的储存设备选项之一，但SSD对于不同应用层次与要求，仍会有不同解决方案选择差异。

     SSD储存元件用量与单位成本效益渐增

    先讨论SSD的单位容量成本改善部分，早期较早采用SSD大量应用属Asus的EeePC、Acer Aspire One低价笔记本，导入SSD的目的在于利用Flash Memory与控制器的扩充载板集成，让低价笔记本可以得到更轻、更薄、更耐震的应用需求，此设计转向让原本用量不多的SSD零组件重获重视，也影响了相关解决方案推陈出新，产出更多具宽温、工业计算机应用条件的进阶型高容量SSD产品竞相推出，使工控设备可选用容量更大、稳定性相对提升的新一代SSD储存方案。

    对工控领域来说，导入SSD的优势相当多，先不论SSD在反复抹写的单位储存单元耐受性问题，先就SSD的零组件优势检视，由于SSD采电子抹/写的Flash Memory原理设计，自然无机械式硬盘机必须的磁碟碟盘、伺服马达、读取臂等料件，整体SSD设计仅PCB多层板、Flash Memory读写控制器、Flash Memory储存单元颗粒等零组件，再搭配电子电路必备的部分被动元件，PCB与采取焊接的电子料件材料结构相当单纯，不仅具备耐震、一定程度的耐高温，零组件面对高频次读写也不会产生过多温升，甚至SSD的耗用电能还相当低。


     传统硬式磁碟机产品特性限制 不利工控应用环境使用

     回过头来看传统硬盘，整体机构即对震动影响相当大，可能因为使用环境的大型机具运行震动导致读取臂与碟盘高速运转下的碰撞毁损，另外，高温运行也会因为热胀冷缩影响读取臂与高速碟盘的运行间隙变化，而硬盘机为利用碟盘的磁性记录单元的状态变更记录单位资料，这也代表传统硬盘对电磁干扰问题将会更为劣化，若导入工控应用现场设备，将会因硬盘机的特性限制影响工控终端的设置弹性。

    而在工控设备部署方面，若是化工厂的自动化生产现场，可能锅炉、制程过程中即会产生高温，宽温设计问题即成为工控终端选择储存方案的重点！另一方面，若生产现场为大型机具冲压模具生产设备，运行过程即产生高频次的冲击震动，工控终端不可能为此在控制端做大量防震处理，这会造成部署设备的复杂度增加，导入耐震集成设计方案将成为导入自动化生产的应用关键。


     PLC、单板计算机已常见Flash储存方案

    部分生产线应用的PLC或工控单板计算机，多半会使用工控用低容量Flash Memory元件，利用Flash Memory元件高耐震、宽温支持优势，达到使工控终端储存方案更稳定、耐用的设计目的，但实际上早期利用嵌入式系统进行开发的工控设备或许还可以使用低容量Flash Memory应用方案支持工控计算机所需的储存需求，但实际上为了便于开发终端应用，新的工控终端纷纷开始导入x86架构终端设计，让自动化设计方案不只可以选用Linux或其它嵌入式应用方案进行开发，也可以移转原在x86平台的丰沛软件开发资源。

     但若是自嵌入式应用环境进行工控终端开发，通常终端系统会使用的储存需求并不会太高，一般数GB容量就已经绰绰有余，在部署操作系统、监控程序与操控应用资源可说不虞匮乏，但若开发方向选择资源相对较多、又要导入大量视觉化应用终端开发，对于大容量储存设备的需求就会增加许多，衍生的工控设备用DOM(disk on module)、SSD储存方案应用需求就会浮现。


     配合工控多元应用环境 工控SSD接口、构型设计多元

     若以SSD储存解决方案而言，广义来说并不会仅限于2.5寸或3.5寸硬盘机外型的制作方案，在工控应用方面除有3.5/2.5/1.8寸等不同设计大小，对应传统硬盘的外型设计只是要让SSD产品可以便于轻松取代旧工控设备的硬盘替换应用需求，并非SSD只能采硬盘外型设计，而新一代的应用设计还会直接采取如DOM的连接器直接连接插卡设计，SSD对应的连接接口直接兼容PATA或是更先进的SATA3接口，SSD的Flash Memory连同控制器采极小卡式设计与工控计算机载板直接连接使用。
除卡式设计方案外，工控用的SSD形式会较PC/NB升级应用市场的SSD产品有极大的差异，对升级应用市场而言，SSD仅需兼容SATA2或SATA3即可，连接接口以SATA为主流，但在工控应用领域方面，SSD即有DOM、SATA Slim、mSATA、mSATA mini、CFast等接口设计，零组件的外观、构型选择也较升级应用型产品多更多。在效能表现方面，目前主流工控用途SSD产品，在读/写效能表现方面均已可达500/340MB/s，但这需要在SATA3序列连接接口上的应用极速，若装在在早期SATA接口其SSD读写极速将会略减。

      而目前在PC/NB升级应用市场所贩售的SSD，为了达到单位成本最佳化应用条件，大多会采用MLC(multi-level cell)或TLC(Triple-Level Cell)等NAND Flash Memory架构设计产品，对MLC SSD较大的问题是单位储存空间若大量高频度地抹写，将会使其使用耐用度降低，此问题在TCL在结构与原理上会有加剧现象！而MLC优势是单位容量成本较低，TLC的单位容量成本因为储存单元可记录的资料量更大，面对单位储存空间的反复抹写的耐用度表现也会逊于MLC，但两者以TLC型NAND Flash Memory的成本优势最高，也是目前PC/NB应用市场最热门的技术方案。


     工控SSD重视宽温、耐震与寿命

    但工控、自动化应用较要求高度稳定性、耐用度，因此针对工控应用市场提供的SSD储存解决方案，大多会选用单为储存容量成本较高的SLC(Single-Level Cell) Flash Memory架构储存方案，而SLC的问题在于单位储存空间的设计架构会比MLC/TLC大，所以在同样的芯片尺寸可塞进去的可用储存单元就明显较MLC/TLC少许多，也因此SLC SSD价格略高于同容量MLC/TLC SSD产品，但一般耐用度表现会优于MLC/TLC SSD产品。

    即便现消费型SSD也导入平均抹写技术(Wear Leveling)，同时在储存容量预留一定程度的空间供控制芯片调用，避免单位容量遭用户或系统高频次读写而产生损坏问题，但实际上即便有Wear Leveling奥援，多数工控应用方案在储存设备的选择仍会以SLC SSD为优选，一方面是工控设备原本就对容量要求不会太高，工控业者也较期待使用质量、性能俱佳的SLC SSD维持工控自动化系统的高度稳定性设计要求。

     此外工控用SSD本身也必须集成SATA回溯兼容设计、TRIM技术支持，对TRIM技术来说，这是未来SSD必备核心技术，因为传统硬盘机采磁性记录/读写，因此不需额外进行删除，而SSD以Flash Memory储存核心技术为主，因为SSD读/写时必须针对已使用资料区块进行抹除动作才能在被应用于下次写入程序进行，若操作系统仅支持传统硬盘读/写机制设计，将会造成SSD原有被系统标记删除的资料仍存在于储存体中，造成SSD可用空间越来越少问题、写入性能下滑！透过TRIM技术集成可让无用的资料记录在系统闲置时自动抹除，随时准备面对最新一次的写入动作准备。

      另工控用SSD除惯于采用SLC Flash Memory储存架构外，对于单元元件的宽温运行要求也较一般消费性电子的SSD储存装置要求更高，例如，在消费性电子产品大多将产品合理的运行温宽设定在0℃～70℃，对于工控用工规SSD产品，则至少会要求到－40℃～85℃温宽可正常运行水平！对于寿命要求会在5~7年以上水平。