Emmc Vs SSD Porównanie Opcji Pamięci Wbudowanej

W projektowaniu systemów wbudowanych wybór nośnika pamięci ma kluczowe znaczenie i ma bezpośredni wpływ na wydajność, koszt i niezawodność urządzenia. Wraz z rosnącym zapotrzebowaniem na masowe przechowywanie danych inżynierowie często rozważają zalety i wady dwóch dominujących technologii pamięci półprzewodnikowych: eMMC (wbudowana karta MultiMediaCard) i SSD (dysk półprzewodnikowy). Chociaż oba oferują zalety pamięci półprzewodnikowej, różnią się znacznie pod względem scenariuszy zastosowań, charakterystyki wydajności i opłacalności. W tym artykule przedstawiono dogłębną analizę technologii eMMC i SSD wraz z praktycznymi przypadkami użycia, aby pomóc projektantom w podejmowaniu świadomych decyzji.

eMMC: ekonomiczne rozwiązanie wbudowanej pamięci masowej

Historia eMMC zaczyna się od jej poprzedniczki, karty MMC (MultiMediaCard), wprowadzonej w 1997 roku jako przenośne rozwiązanie pamięci masowej dla aparatów cyfrowych, telefonów komórkowych i urządzeń PDA. W 1999 r. pojawił się format SD (Secure Digital), który miał zaspokoić potrzeby w zakresie ochrony praw autorskich do muzyki cyfrowej, ostatecznie wypierając MMC w elektronice użytkowej ze względu na mniejszy rozmiar i wsparcie w zakresie zarządzania prawami cyfrowymi. Jednakże technologia MMC ewoluowała do postaci wbudowanej – eMMC – która jest dziś powszechnie stosowana w systemach wbudowanych.

JEDEC (Solid State Technology Association) definiuje eMMC jako „wbudowany system pamięci trwałej, składający się z pamięci flash i kontrolera pamięci flash, który upraszcza projektowanie interfejsu aplikacji i odciąża procesor hosta od niskopoziomowego zarządzania pamięcią flash”. Należy pamiętać, że oficjalna nazwa zawiera kropkę między „e” a pierwszym „M”, chociaż w tym artykule dla zachowania spójności będzie używane słowo „eMMC”.

Najnowszym standardem elektrycznym eMMC jest wersja 5.1, wydana przez JEDEC w styczniu 2019 r. (JESD84-B51A). W przeciwieństwie do kart SD, eMMC jest dostarczany w opakowaniu układu scalonego/chipu, zwykle przylutowanego do płytki drukowanej produktu w postaci opakowanego chipa lub gołej matrycy.

Pojemności eMMC zazwyczaj wahają się od kilku GB do kilkuset GB. Na przykład seria AXO firmy Flexxon oferuje do 512 GB pamięci flash przy użyciu technologii 3D TLC NAND flash. Jednak większość aplikacji wbudowanych wymaga tylko kilku GB, zwłaszcza gdy pamięć w chmurze uzupełnia lokalną pojemność. Niektóre platformy komputerowe łączą w sobie pamięć eMMC i SSD.

Dysk SSD: alternatywa o wysokiej wydajności i dużej pojemności

Dyski SSD zazwyczaj oferują większą pojemność niż eMMC i wahają się od 128 GB do wielu terabajtów. Jednak pojemność nie jest jedynym czynnikiem różnicującym:

• Prędkość:Dyski SSD znacznie przewyższają eMMC. eMMC 5.1 zapewnia sekwencyjną prędkość odczytu 250 MB/s i prędkość zapisu 125 MB/s, podczas gdy dyski SSD SATA III osiągają 500 MB/s w obu przypadkach. Dyski SSD NVMe przesuwają granice jeszcze bardziej — Samsung 2022 990 Pro (interfejs M.2) oferuje prędkość odczytu 7450 MB/s i prędkość zapisu 6900 MB/s.
• Trwałość:Dyski SSD są zazwyczaj wyposażone w doskonałe mechanizmy niwelowania zużycia, wydłużające żywotność pamięci masowej.

Pomimo tych zalet dyski SSD nie powodują, że eMMC staje się przestarzałe. Wyższe koszty sprawiają, że eMMC jest odpowiedni dla oszczędnych laptopów i komputerów stacjonarnych.

Scenariusze zastosowań: wybór pomiędzy eMMC i SSD

Wybór pomiędzy eMMC i SSD zależy od wymagań konkretnego zastosowania. Wysokowydajne komputery przemysłowe lub systemy wbudowane wymagające dużej pojemności pamięci masowej korzystają z dysków SSD. I odwrotnie, aplikacje wymagające tylko kilku GB pamięci przy napiętym budżecie uznają eMMC za bardziej ekonomiczne.

Na przykład eMMC firmy Flexxon do zastosowań motoryzacyjnych obsługuje systemy nawigacji i informacyjno-rozrywkowe, w tym mapy 3D, kamery samochodowe, radio satelitarne, systemy operacyjne/aplikacje do jazdy autonomicznej, telematykę i monitorowanie ruchu drogowego. Rozwiązania te, zaprojektowane z myślą o trudnych warunkach, oferują dłuższą żywotność i stabilną wydajność.

Względy zakupowe: analiza porównawcza i planowanie wydajności

Niezależnie od technologii, testy porównawcze są niezbędne – wydajność jest różna w przypadku produktów eMMC i SSD. Ponadto rozważne jest wybranie nieco większej pojemności niż jest to natychmiast potrzebne, szczególnie w przypadku pamięci flash NAND o ograniczonych możliwościach równoważenia zużycia.

Głębokie nurkowanie techniczne: eMMC

Architektura Wewnętrzna

eMMC integruje pamięć NAND i kontroler w jednym pakiecie, upraszczając projektowanie systemu hosta. Kluczowe komponenty obejmują:

• Pamięć NAND:Zwykle typu TLC lub MLC, z pamięcią 3D NAND zwiększającą pojemność i trwałość.
• Kontroler:Zarządza operacjami, takimi jak we/wy danych, równoważenie zużycia i zarządzanie uszkodzonymi blokami.
• Interfejs:Interfejs równoległy obsługujący prędkość do 400 MB/s (eMMC 5.1).

Kluczowe funkcje

• Zintegrowany projekt zmniejszający złożoność programowania
• Standaryzacja JEDEC zapewniająca kompatybilność
• Zrównoważona wydajność i efektywność energetyczna
• Wbudowane funkcje niezawodności i bezpieczeństwa

Głębokie nurkowanie techniczne: SSD

Architektura Wewnętrzna

Dyski SSD wykorzystują wiele układów flash NAND kontrolowanych przez wyrafinowany procesor. Elementy krytyczne obejmują:

• Pamięć NAND:Typy SLC, MLC lub TLC, z gęstością zwiększającą gęstość 3D NAND.
• Kontroler:Często wielordzeniowe z pamięcią podręczną DRAM zapewniającą wysoką przepustowość.
• Interfejs:SATA, PCIe lub NVMe (ten ostatni maksymalizuje przepustowość PCIe).

Kluczowe funkcje

• Wyjątkowa prędkość przewyższająca napędy mechaniczne
• Odporność na wstrząsy i cicha praca
• Zaawansowane wyrównywanie zużycia i zbieranie śmieci
• Kompaktowe obudowy do zastosowań o ograniczonej przestrzeni

Analiza porównawcza: eMMC vs. SSD

Przyszłe trendy

Obie technologie stale ewoluują — eMMC w kierunku wyższych gęstości i inteligentniejszych kontrolerów, dyski SSD w kierunku interfejsów PCIe 5.0/6.0 i nowych technologii pamięci, takich jak 3D XPoint. Udoskonalenia te spowodują dalszą dywersyfikację ich zastosowań.