Emmc เทียบกับ SSD: เปรียบเทียบตัวเลือกการจัดเก็บข้อมูลแบบฝัง

ในการออกแบบระบบฝังตัว การเลือกใช้สื่อจัดเก็บข้อมูลเป็นสิ่งสำคัญ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ ต้นทุน และความน่าเชื่อถือ ด้วยความต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ที่เพิ่มขึ้น วิศวกรมักจะพบว่าตนเองกำลังชั่งน้ำหนักข้อดีและข้อเสียของเทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลโซลิดสเตตที่โดดเด่นสองเทคโนโลยี ได้แก่ eMMC (MultiMediaCard แบบฝัง) และ SSD (Solid State Drive) แม้ว่าทั้งสองจะมีข้อดีของพื้นที่จัดเก็บข้อมูลแบบโซลิดสเตต แต่ก็มีความแตกต่างกันอย่างมากในสถานการณ์การใช้งาน คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ และความคุ้มค่า บทความนี้นำเสนอการวิเคราะห์เชิงลึกเกี่ยวกับเทคโนโลยี eMMC และ SSD พร้อมด้วยกรณีการใช้งานจริง เพื่อช่วยนักออกแบบในการตัดสินใจอย่างมีข้อมูล

eMMC: โซลูชันการจัดเก็บข้อมูลแบบฝังที่คุ้มค่า

เรื่องราวของ eMMC เริ่มต้นจาก MMC (MultiMediaCard) รุ่นก่อน ซึ่งเปิดตัวในปี 1997 เพื่อเป็นโซลูชันการจัดเก็บข้อมูลแบบพกพาสำหรับกล้องดิจิตอล โทรศัพท์มือถือ และ PDA ในปี 1999 รูปแบบ SD (Secure Digital) เกิดขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการในการคุ้มครองลิขสิทธิ์เพลงดิจิทัล โดยในที่สุดก็เข้ามาแทนที่ MMC ในกลุ่มอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค เนื่องจากมีขนาดเล็กกว่าและรองรับการจัดการสิทธิ์ดิจิทัล อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยี MMC ได้พัฒนาเป็นรูปแบบฝังตัว ซึ่งก็คือ eMMC ซึ่งยังคงใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบฝังตัวในปัจจุบัน

JEDEC (Solid State Technology Association) ให้คำจำกัดความ eMMC ว่าเป็น "ระบบหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนแบบฝัง ซึ่งประกอบด้วยหน่วยความจำแฟลชและตัวควบคุมหน่วยความจำแฟลช ซึ่งช่วยให้การออกแบบอินเทอร์เฟซแอปพลิเคชันง่ายขึ้น และลดโฮสต์โปรเซสเซอร์จากการจัดการแฟลชระดับต่ำ" โปรดทราบว่าชื่ออย่างเป็นทางการจะมีจุดระหว่าง "e" และ "M" ตัวแรก แม้ว่าบทความนี้จะใช้ "eMMC" เพื่อความสอดคล้องกันก็ตาม

มาตรฐานไฟฟ้า eMMC ล่าสุดคือเวอร์ชัน 5.1 ซึ่งเผยแพร่โดย JEDEC ในเดือนมกราคม 2019 (JESD84-B51A) ต่างจากการ์ด SD ตรงที่ eMMC มาในบรรจุภัณฑ์ IC/ชิป ซึ่งโดยทั่วไปจะบัดกรีเข้ากับ PCB ของผลิตภัณฑ์ไม่ว่าจะเป็นชิปในแพ็คเกจหรือแม่พิมพ์เปล่า

โดยทั่วไปความจุของ eMMC จะมีตั้งแต่ไม่กี่ GB ถึงหลายร้อย GB ตัวอย่างเช่น ซีรีส์ AXO ของ Flexxon นำเสนอความจุสูงสุด 512GB โดยใช้เทคโนโลยีแฟลช 3D TLC NAND อย่างไรก็ตาม แอปพลิเคชันแบบฝังส่วนใหญ่ต้องการพื้นที่เพียงไม่กี่ GB โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพื้นที่เก็บข้อมูลบนคลาวด์เสริมความจุในเครื่อง แพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์บางแพลตฟอร์มมีทั้งที่จัดเก็บข้อมูล eMMC และ SSD

SSD: ทางเลือกประสิทธิภาพสูงและความจุสูง

โดยทั่วไป SSD จะมีความจุมากกว่า eMMC ตั้งแต่ 128GB ไปจนถึงหลายเทราไบต์ อย่างไรก็ตาม ความจุไม่ได้เป็นเพียงปัจจัยเดียวที่สร้างความแตกต่าง:

• ความเร็ว:SSD มีประสิทธิภาพเหนือกว่า eMMC อย่างมาก eMMC 5.1 ให้ความเร็วในการอ่านตามลำดับ 250MB/s และความเร็วในการเขียน 125MB/s ในขณะที่ SATA III SSD มีความเร็ว 500MB/s สำหรับทั้งคู่ NVMe SSD ขยายขอบเขตออกไปอีก—2022 990 Pro (อินเทอร์เฟซ M.2) ของ Samsung มีความเร็วในการอ่าน 7,450MB/s และความเร็วในการเขียน 6,900MB/s
• ความทนทาน:โดยทั่วไปแล้ว SSD จะมีกลไกการปรับระดับการสึกหรอที่เหนือกว่า ซึ่งช่วยยืดอายุการใช้งานการจัดเก็บ

แม้จะมีข้อดีเหล่านี้ แต่ SSD ก็ไม่ทำให้ eMMC ล้าสมัย ค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นทำให้ eMMC มีความเกี่ยวข้องกับแล็ปท็อปและพีซีที่คำนึงถึงงบประมาณ

สถานการณ์การใช้งาน: การเลือกระหว่าง eMMC และ SSD

ตัวเลือกระหว่าง eMMC และ SSD ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการใช้งานเฉพาะ คอมพิวเตอร์อุตสาหกรรมประสิทธิภาพสูงหรือระบบฝังตัวที่ต้องการความจุในการจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่จะได้รับประโยชน์จาก SSD ในทางกลับกัน แอปพลิเคชันที่ต้องการพื้นที่เก็บข้อมูลเพียงไม่กี่ GB และมีงบประมาณจำกัดพบว่า eMMC ประหยัดกว่า

ตัวอย่างเช่น eMMC ระดับยานยนต์ของ Flexxon ขับเคลื่อนระบบนำทางและระบบสาระบันเทิง รวมถึงแผนที่ 3 มิติ กล้องติดรถยนต์ วิทยุผ่านดาวเทียม ระบบปฏิบัติการ/แอปการขับขี่อัตโนมัติ ระบบเทเลเมติกส์ และการตรวจสอบการจราจร ออกแบบมาสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง โซลูชันเหล่านี้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้นและประสิทธิภาพที่มั่นคง

ข้อควรพิจารณาในการจัดซื้อ: การเปรียบเทียบและการวางแผนกำลังการผลิต

ไม่ว่าเทคโนโลยีจะเป็นอย่างไร การเปรียบเทียบประสิทธิภาพถือเป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากประสิทธิภาพจะแตกต่างกันไปในผลิตภัณฑ์ eMMC และ SSD นอกจากนี้ การเลือกความจุที่สูงกว่าที่จำเป็นเล็กน้อยเล็กน้อยยังพิสูจน์ให้เห็นถึงความรอบคอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับพื้นที่จัดเก็บข้อมูลแฟลช NAND ที่มีความสามารถในการปรับระดับการสึกหรอที่จำกัด

เจาะลึกทางเทคนิค: eMMC

สถาปัตยกรรมภายใน

eMMC รวมแฟลช NAND และตัวควบคุมไว้ในแพ็คเกจเดียว ทำให้การออกแบบระบบโฮสต์ง่ายขึ้น ส่วนประกอบสำคัญได้แก่:

• แฟลช NAND:โดยทั่วไปแล้วจะเป็นประเภท TLC หรือ MLC พร้อมด้วย 3D NAND ที่ช่วยเพิ่มความจุและความทนทาน
• ตัวควบคุม:จัดการการดำเนินงาน เช่น ข้อมูล I/O การปรับระดับการสึกหรอ และการจัดการบล็อกที่เสียหาย
• อินเทอร์เฟซ:อินเทอร์เฟซแบบขนานรองรับความเร็วสูงสุด 400MB/s (eMMC 5.1)

คุณสมบัติที่สำคัญ

• การออกแบบแบบบูรณาการช่วยลดความซับซ้อนในการพัฒนา
• มาตรฐาน JEDEC รับประกันความเข้ากันได้
• ประสิทธิภาพที่สมดุลและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
• คุณสมบัติความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยในตัว

เจาะลึกทางเทคนิค: SSD

สถาปัตยกรรมภายใน

SSD ใช้ชิปแฟลช NAND หลายตัวที่ควบคุมโดยโปรเซสเซอร์ที่ซับซ้อน องค์ประกอบที่สำคัญได้แก่:

• แฟลช NAND:ประเภท SLC, MLC หรือ TLC พร้อม 3D NAND ช่วยเพิ่มความหนาแน่น
• ตัวควบคุม:มักจะเป็นแบบมัลติคอร์พร้อมแคช DRAM เพื่อปริมาณงานสูง
• อินเทอร์เฟซ:SATA, PCIe หรือ NVMe (อย่างหลังเพิ่มแบนด์วิดท์ PCIe สูงสุด)

คุณสมบัติที่สำคัญ

• ความเร็วที่โดดเด่นเหนือกว่าไดรฟ์แบบกลไก
• ทนต่อแรงกระแทกและการทำงานเงียบ
• การปรับระดับการสึกหรอและการเก็บขยะขั้นสูง
• ฟอร์มแฟคเตอร์ขนาดกะทัดรัดสำหรับการใช้งานที่มีพื้นที่จำกัด

การวิเคราะห์เปรียบเทียบ: eMMC กับ SSD

แนวโน้มในอนาคต

เทคโนโลยีทั้งสองมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง—eMMC ไปสู่ความหนาแน่นที่สูงขึ้นและตัวควบคุมที่ชาญฉลาดยิ่งขึ้น, SSD ไปสู่อินเทอร์เฟซ PCIe 5.0/6.0 และเทคโนโลยีหน่วยความจำเกิดใหม่ เช่น 3D XPoint ความก้าวหน้าเหล่านี้จะช่วยเพิ่มความหลากหลายในการใช้งาน