Emmc contre SSD : Comparaison des options de stockage embarquées

Dans la conception de systèmes embarqués, le choix du support de stockage est crucial, car il a un impact direct sur les performances, le coût et la fiabilité des appareils. Face à la demande croissante de stockage de données de masse, les ingénieurs se retrouvent souvent à peser le pour et le contre de deux technologies dominantes de stockage à semi-conducteurs : eMMC (embedded MultiMediaCard) et SSD (Solid State Drive). Bien que les deux offrent les avantages du stockage SSD, ils diffèrent considérablement en termes de scénarios d'application, de caractéristiques de performances et de rentabilité. Cet article fournit une analyse approfondie des technologies eMMC et SSD, ainsi que des cas d'utilisation pratiques, pour aider les concepteurs à prendre des décisions éclairées.

eMMC : la solution de stockage embarquée rentable

L'histoire de l'eMMC commence avec son prédécesseur, la MMC (MultiMediaCard), introduite en 1997 comme solution de stockage portable pour les appareils photo numériques, les téléphones mobiles et les PDA. En 1999, le format SD (Secure Digital) est apparu pour répondre aux besoins de protection des droits d'auteur sur la musique numérique, supplantant finalement le MMC dans l'électronique grand public en raison de sa plus petite taille et de sa prise en charge de la gestion des droits numériques. Cependant, la technologie MMC a évolué vers sa forme embarquée, eMMC, qui reste aujourd'hui largement utilisée dans les systèmes embarqués.

JEDEC (Solid State Technology Association) définit l'eMMC comme « un système de mémoire non volatile intégré, comprenant une mémoire flash et un contrôleur de mémoire flash, qui simplifie la conception de l'interface d'application et soulage le processeur hôte de la gestion flash de bas niveau ». Notez que le nom officiel inclut un point entre « e » et le premier « M », bien que cet article utilise « eMMC » par souci de cohérence.

La dernière norme électrique eMMC est la version 5.1, publiée par JEDEC en janvier 2019 (JESD84-B51A). Contrairement aux cartes SD, l'eMMC est livrée dans un emballage IC/puce, généralement soudé sur le PCB d'un produit sous forme de puce emballée ou de puce nue.

Les capacités eMMC varient généralement de quelques Go à plusieurs centaines de Go. Par exemple, la série AXO de Flexxon offre jusqu'à 512 Go en utilisant la technologie flash 3D TLC NAND. Cependant, la plupart des applications embarquées ne nécessitent que quelques Go, notamment lorsque le stockage cloud complète la capacité locale. Certaines plates-formes informatiques combinent à la fois le stockage eMMC et SSD.

SSD : l'alternative hautes performances et haute capacité

Les SSD offrent généralement une plus grande capacité que l'eMMC, allant de 128 Go à plusieurs téraoctets. Cependant, la capacité n’est pas le seul facteur de différenciation :

• Vitesse:Les SSD surpassent largement l'eMMC. eMMC 5.1 offre des vitesses de lecture séquentielle de 250 Mo/s et des vitesses d'écriture de 125 Mo/s, tandis que les SSD SATA III atteignent 500 Mo/s dans les deux cas. Les SSD NVMe repoussent encore plus loin les limites : le 2022 990 Pro (interface M.2) de Samsung offre des vitesses de lecture de 7 450 Mo/s et des vitesses d'écriture de 6 900 Mo/s.
• Durabilité:Les disques SSD sont généralement dotés de mécanismes supérieurs de réduction de l'usure, prolongeant ainsi la durée de vie du stockage.

Malgré ces avantages, les SSD ne rendent pas l'eMMC obsolète. Les coûts plus élevés maintiennent l'eMMC pertinent pour les ordinateurs portables et PC soucieux de leur budget.

Scénarios d'application : choisir entre eMMC et SSD

Le choix entre eMMC et SSD dépend des exigences spécifiques de l'application. Les ordinateurs industriels hautes performances ou les systèmes embarqués exigeant de grandes capacités de stockage bénéficient des SSD. À l’inverse, les applications n’ayant besoin que de quelques Go de stockage avec un budget serré trouvent l’eMMC plus économique.

L'eMMC de qualité automobile de Flexxon, par exemple, alimente les systèmes de navigation et d'infodivertissement, notamment les cartes 3D, les dashcams, la radio satellite, les systèmes d'exploitation/applications de conduite autonome, la télématique et la surveillance du trafic. Conçues pour les environnements difficiles, ces solutions offrent des durées de vie prolongées et des performances stables.

Considérations d'achat : analyse comparative et planification des capacités

Quelle que soit la technologie, l'analyse comparative est essentielle : les performances varient selon les produits eMMC et SSD. De plus, la sélection d'une capacité légèrement supérieure à celle immédiatement nécessaire s'avère prudente, en particulier pour le stockage flash NAND avec des capacités de nivellement d'usure limitées.

Analyse technique approfondie : eMMC

Architecture interne

eMMC intègre un flash NAND et un contrôleur dans un seul package, simplifiant ainsi la conception du système hôte. Les composants clés comprennent :

• Flash NAND :Généralement de type TLC ou MLC, avec capacité et durabilité 3D NAND augmentant.
• Contrôleur:Gère les opérations telles que les E/S de données, le nivellement d'usure et la gestion des blocs défectueux.
• Interface:Interface parallèle prenant en charge jusqu'à 400 Mo/s (eMMC 5.1).

Principales fonctionnalités

• Conception intégrée réduisant la complexité du développement
• Standardisation JEDEC assurant la compatibilité
• Performances et efficacité énergétique équilibrées
• Fonctionnalités de fiabilité et de sécurité intégrées

Analyse technique approfondie : SSD

Architecture interne

Les SSD utilisent plusieurs puces flash NAND contrôlées par un processeur sophistiqué. Les éléments critiques comprennent :

• Flash NAND :Types SLC, MLC ou TLC, avec densité améliorée NAND 3D.
• Contrôleur:Souvent multicœur avec cache DRAM pour un débit élevé.
• Interface:SATA, PCIe ou NVMe (ce dernier maximisant la bande passante PCIe).

Principales fonctionnalités

• Vitesse exceptionnelle dépassant les entraînements mécaniques
• Résistance aux chocs et fonctionnement silencieux
• Niveau d'usure avancé et collecte des déchets
• Facteurs de forme compacts pour les applications à espace limité

Analyse comparative : eMMC et SSD

Tendances futures

Les deux technologies continuent d'évoluer : l'eMMC vers des densités plus élevées et des contrôleurs plus intelligents, les SSD vers les interfaces PCIe 5.0/6.0 et les technologies de mémoire émergentes comme 3D XPoint. Ces avancées diversifieront davantage leurs paysages d’applications.