工业级SATA NANDrive™ EX系列：高性能存储解决方案

在工业应用领域，可靠且高性能的存储设备至关重要。今天，我们来深入了解一下GLS85LS1xxxG / GLS85LS1xxxQ工业级SATA NANDrive™ EX系列产品，看看它有哪些独特的特性和优势。

文件下载：GLS85LS1128G-S-I-LBJE-ND117.pdf

产品概述

GLS85LS1xxxG / GLS85LS1xxxQ工业级SATA NANDrive™ EX系列是完全集成的固态硬盘。它将先进的Greenliant NAND控制器与4GB、8GB、16GB、32GB、64GB或128GB的NAND闪存集成在一个多芯片封装中。这种设计使得该系列产品非常适合那些对体积要求较小且需要可靠数据存储的嵌入式和便携式应用。

SATA接口的固态硬盘技术在工业PC、单板计算机、服务器、网络设备、人机界面（HMI）和数字标牌显示器、测试和测量仪器、多功能打印机、机器人以及视频设备和安全系统等领域得到了广泛应用。SATA NANDrive以其14mm x 24mm的BGA封装，为系统主板提供了一种简便且节省空间的安装方式，同时在尺寸、安全性、可靠性、耐用性和低功耗方面超越了传统存储设备。

产品特性

接口与性能

• 接口标准：采用行业标准的串行ATA（SATA）主机接口，支持SATA 1.5Gb/s、3Gb/s和6Gb/s，符合SATA Revision 3.2以及ATA/ATAPI - 8标准，还支持48位地址功能集和最多32条命令的原生命令队列（NCQ）。
• 读写性能：顺序数据读取速度最高可达470MB/秒，顺序数据写入速度最高可达340MB/秒（使用128KB传输大小在Linux上的VDBench中测试）。

电源管理

• 电源供应：采用3.3V和1.0V电源供电。
• 功耗表现：不同容量的产品在不同工作模式下的功耗有所不同。例如，128GB产品在活动模式下功耗最高可达2180mW，而在空闲/待机模式下典型功耗小于355mW，DevSleep模式下典型功耗小于70mW。

数据保护与安全

• 数据保护区域：通过用户可选择的保护区域增加数据安全性。
• 安全擦除：支持安全擦除（数据清理）功能。
• 序列号：工厂预编程10字节唯一ID，用户还可再编程10字节ID。
• SMART和TRIM命令：支持SMART和TRIM命令，有助于提高数据管理效率。
• ECC纠错：具备强大的内置ECC技术，可检测和纠正错误，确保数据完整性并延长SSD寿命。

耐用性

• NAND配置：采用1位/单元（SLC）的NAND配置，结合Greenliant先进的EnduroSLC™技术。
• 高耐久性：GLS85LS1xxxG型号具有50K P/E周期，GLS85LS1xxxQ型号则高达100K P/E周期。
• 工作温度范围：工业级温度范围为 -40°C至85°C，能适应恶劣的工作环境。

封装

采用BGA封装，有两种尺寸可供选择：14.0mm x 24.0mm x 1.40mm，145球，1.0mm球间距，LBJE（LFBGA）；以及14.0mm x 24.0mm x 1.55mm，145球，1.0mm球间距，LFJE（LBGA）。同时，所有设备均符合RoHS标准。

内部结构与工作原理

优化的SATA NANDrive

SATA NANDrive的核心是SATA NAND闪存控制器，它将标准SATA信号转换为闪存媒体的数据和控制信号。其主要组成部分包括：

• 微控制器单元（MCU）：将SATA命令转换为闪存媒体操作所需的数据和控制信号。
• 内部直接内存访问（DMA）：利用内部DMA实现缓冲区与闪存媒体之间的即时数据传输，消除了传统基于固件方法中与微控制器相关的开销，从而提高了数据传输速率。
• 电源管理单元（PMU）：控制SATA NANDrive的功耗，通过将不工作的电路部分置于睡眠模式，显著降低了功耗。同时，闪存文件系统能够处理意外的电源中断，并具备自动恢复功能，以确保SATA NANDrive固件的完整性。
• 嵌入式闪存文件系统：是SATA NANDrive的重要组成部分，其MCU固件可将主机侧信号转换为闪存媒体的读写操作，提供闪存媒体损耗均衡功能，跟踪数据文件结构，并管理所选保护区域的系统安全。
• 纠错码（ECC）：采用先进算法检测和纠正错误，确保数据完整性并延长SSD寿命。
• 串行通信接口（SCI）：用于错误报告，在产品开发阶段，建议在PCB上提供SCI端口以辅助设计验证。
• 多任务接口：允许对多个闪存媒体进行并发的读取、编程和擦除操作，实现快速的顺序写入性能。

EnduroSLC™技术

EnduroSLC™是Greenliant开发的专有3D NAND管理技术，适用于需要超高耐久性和卓越数据保留能力的高可靠性应用。采用1位/单元（SLC）NAND配置的EnduroSLC SSD非常适合在极端温度、高应力环境下的写密集型应用，提供了一种高可靠性的闪存存储解决方案，其写入耐久性超过了传统基于平面SLC NAND的产品。

SMT回流考虑

预编程的NAND设备由于数据保留有温度限制。EnduroSLC SATA NANDrive系列能够承受多次SMT高温工艺而不丢失数据。在生产过程中使用Greenliant推荐的回流曲线，有助于防止设备损坏，并确保在表面贴装焊接过程中更好地保留任何预编程数据。

先进的NAND管理

SATA NANDrive的集成控制器采用先进的损耗均衡算法，将数据写入造成的损耗均匀分布在设备的所有或选定块中，防止出现频繁编程和擦除的“热点”。这种有效的损耗均衡技术优化了设备的耐久性，增强了数据保留能力，满足了长寿命应用对可靠性的要求。

产品订购信息

有效组合

产品的有效组合是指那些正在量产或即将量产的组合。具体的产品订购信息如下表所示：	容量	工作温度	部件编号	封装
4GB	工业级（-40°C至85°C）	GLS85LS1004G - S - I - LBJE - ND111	LBJE, 14x24x1.40mm
4GB	工业级（-40°C至85°C）	GLS85LS1004G - S - I - LBJE - ND131	LBJE, 14x24x1.40mm
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128GB	工业级（-40°C至85°C）	GLS85LS1128Q - S - I - LBJE - ND128	LBJE, 14x24x1.40mm

此外，还有相应的评估板可供选择，其订购信息也在文档中有详细列出。

总结

GLS85LS1xxxG / GLS85LS1xxxQ工业级SATA NANDrive™ EX系列产品凭借其高性能、低功耗、高耐久性和可靠的数据安全特性，为工业应用提供了一种理想的存储解决方案。在实际设计中，电子工程师可以根据具体的应用需求，选择合适的容量和型号，充分发挥该系列产品的优势。你在实际项目中是否使用过类似的存储产品呢？它们的表现如何？欢迎在评论区分享你的经验和见解。