为工控自动化，嵌入什么样的存储芯片

中国制造业智能升级的背后，离不开中国数字化、工控自动化的发展;而数字化、自动化背后，工业级应用场景、边缘侧数据存储和处理是急所也是关键。“千里之堤，溃于蚁穴”，存储芯片虽小，稍有不慎将影响大局，必须做好的最专业的选择。

与数据中心内部署的专业存储系统不同，工业化应用场景中的存储，离开恒温、恒湿，温柔乡般的机房呵护，需要独自应对恶略应用现场的考验，惟有如此，才可以担当起使命和责任。从产品类型上看，OEM采用的是商规级存储，而工业化场景多采用工规级存储，除此之外，还有车规级存储和消费类存储的划分。

工业级存储需避免“张冠李戴”

工控自动化一定要选择工规级存储，张冠李戴将可能导致一定损失。目前，工规级存储产品可分为嵌入式存储、可插拔式存储产品两大类型。其中，嵌入式存储主流产品有eMMC、UFS两种，相较于eMMC产品，UFS产品的协议接口读写速度更快，也更复杂;可插拔存储常见的有PCIe协议SSD，SATA协议SSD，以及SD卡、Micro SD卡几种类型。

其中，嵌入式存储更能够满足极端工业现场的需求，当属“战斗机”，被工控自动化普遍选择。

嵌入式存储作为工控自动化的配套设备，其产品生命周期需要工控设备的“任期”同步，往往这会是一个比较长的周期。在这个期间，嵌入式存储不能“提前下岗”，也不能因技术进步，削弱甚至终止维保的服务，也就是工业级用户“锁定BOM”需求。此外，多种接口模式、严苛的温度、湿度等，都是嵌入式存储面对的挑战。

具体如下：

- 工作温度：要能够在-25°C至+ 85°C以及-40°C至85°C 工作区间

- 安全性：随着工业互联和智能化工业设备的普及，存储设备的数据安全关系到整个工业生产的稳定性，存储设备的安全性需求也相应提高

- 稳定性：存储器件应对震动、抖动、环境湿度等也都要符合相应的业界标准，以确保存储设备在工业生产环境中稳定工作

- 高可靠性、高耐久度：工业级应用投入使用后，系统更新换代速度相对较慢，替换成本高。对存储设备就会产生高可靠性，高耐久度的需求

- 生命周期：锁定BOM，延长生命周期，延长质保时效等需求

- 现场技术支持：部分工业级客户由于设备调试和实际生产应用场景限制，有现场技术支持需求

如果把工控自动化选型存储比喻为一场恋爱，门当户对，选对了类型仅仅是第一步。接下来对人的衡量和选择就更为关键。

存储器选型需“量化”

选择嵌入式存储，以下几个指标非常关键。

首先是TBW，也就是指该嵌入式存储可以写入数据的总量，这个指标与工控产品的生命周期息息相关，因此，应该尽量选择TBW能够满足需求的嵌入式存储产品。

在进行TBW的评估的过程中，可以使用软件log的方式，来模拟整个系统的日常使用场景。通过对抓取log分析，评估出系统对存储的写入压力，衡量写入量大小的合理性。

其次，需要考虑存储器的数据读取刷新机制（Read Refresh）。

嵌入式存储器所采用NAND Flash(闪存)设计，存在着读干扰，以及存储单元电子逃逸或状态改变(判断失效)的问题，为避免类似问题的出现，就可以数据读取刷新机制来解决。其中少量的bit位读取错误可以通过FW的ECC算法进行纠正，然后另找一块空间，将纠错后的数据再写入一次，数据的健康程度从而会有很大的提升。

对于工控自动化场景而言，应该对该嵌入式存储的数据读取刷新机制有所了解。目前存储器的数据读取刷新机制分为被动式扫描、主动式的扫描和随即扫描三种方式，其执行过程也可以分为Auto Read Refresh、Host Manual Refresh两种方式。

再有，就是数据预加载。

我们知道嵌入式存储芯片会通过SMT贴片的形式焊接到系统的主板上。SMT过高的温度会增加存储芯片中的一些预存储数据，例如系统数据，ROM CODE，配置数据等的丢失风险。所谓“先烧后贴”还是“先贴后烧”，应该说两个方案均有采用。一般来说，如果预加载数据较大，会使用先烧后贴的方式，好处是能够节约整体生产时间。从这个角度考虑，需要用户关注所选用的存储芯片，是否支持数据预加载的功能，合理规划产线流程。

最后，工控自动化场景需要充分了解分析和诊断功能的机制。

在嵌入式存储产品的行业规范中，定义了 Device Reports机制，其中罗列了数据累计统计、芯片健康状态、主控行为、环境因素信息等非常关键器件的信息，了解分析和诊断功能的机制，合理的使用存储芯片上报的各项信息，对于品质把控意义重大。以温度控制为例，在温度达到一定的阈值后，嵌入式存储的主控FW。会一通过一定的方式来限制或减少存储的性能，来防止温度进一步升高所导致的存储芯片损坏。

不同的存储厂家有不同温度控制策略，对此需要工业级用户对此有必要的了解。

此外，数据分区的存储机制也是需要了解的内容。我们知道工业级系统的数据是多种多样的，数据的应用和需求也是不同的，对此应该以合理的方式，按照不同的数据分区对数据进行存储，从而实现对多种应用目标需求的满足，同时发挥不同存储器的潜力。

西部数据产品的“答案”

全球数据基础架构解决方案的提供商西部数据公司于2月24日（周五）参加了由中国工控网在苏州主办的CAIMRS 2023年会。来自西部数据Flash产品部门的专家在第七届“数字中国”产业升级巡回研讨会上发表了演讲，为来宾介绍了工业级NAND存储产品的应用，并与行业伙伴共同探讨了工业数字化转型中的机遇、挑战与策略，引导展望行业发展的方向。

针对工业级场景应用，西部数据的主打产品是iNAND IX EM132嵌入式闪存盘和iNAND IX EU312 UFS EFD，前者属于eMMC，后者属于UFS。

西部数据iNAND IX EM132嵌入式闪存盘，搭载了西部数据的高可靠性64层3D NAND闪存。有两种版本的宽温范围，分别是-25°C至+ 85°C以及-40°C至85°C。该产品专为密集型工业工作负载设计了功能特性，如高级运行状况管理、热管理、智能分区、自动和手动读刷新和强大的电源管理等。西部数据iNAND IX EU312 UFS EFD，将高性能及工业级耐久性、大容量用于终端摄像头和智慧视频应用，可满足密集的读写要求。

西部数据的产品提供高级诊断功能，提供高级数据分析接口，其独有的Smart SLC技术，在平衡随机读写性能和提升产品的稳定性方面，独树一帜。其产品提供100%容量的数据预加载方案;其智能分区Smart Partitioning，允许用户根据自己的实际需求，划分不同类型。在比特纠错能力方面，提供了出色的可靠性保障;通过使用西部数据原厂的BICS NAND Memory，为用户提供质优价美的嵌入式存储产品解决方案。

西部数据公司拥有几乎全产品线的存储产品解决方案，满足客户各种场景下的多样存储需求。

西部数据公司中国区智能终端产品事业部高级销售总监文芳表示：“西部数据作为具备深厚技术积累的数据基础架构提供商，能够提供跨越工业级、商规级、车规级和家用互联级的多样化解决方案。西部数据针对这些领域所提供的存储产品均经过专门优化和行业验证，满足客户对于存储的高可靠性、高稳定性、高安全性、高耐久度及高性价比等诸多需求。未来，西部数据将继续立足创新，以开放的态度与各行业携手推动数字化的蓬勃发展，共同‘数造辉煌’！”

小结

工控自动化等工业级应用场景与嵌入式存储器的“恋爱”，卓越的人品，完美的人格，正确的人生观/价值观/恋爱观，处事的哲学和态度，现有的实力和基础，一句话，伙伴的选择是幸福的关键，这都要细细的把握。

如果西部数据是一个候选者，考虑到同时拥有先进的Flash和HDD技术、丰富强大的企业级与消费级品牌、在中国市场上的投入和承诺，以及中国首家 “可持续发展灯塔工厂”荣誉称号的加持，这样的候选者，你为其打多少分呢?

审核编辑黄宇