小型BGA封装中的NVMe固态硬盘，持续性能提高2~3倍

时间： 2021-06-17 来源：ATP ELECTRONICS

技术问答

固态硬盘（SSD）已经取代了硬盘驱动器（HDD），如今，SSD可以满足智能工厂、自动驾驶汽车、智能建筑、移动应用程序等对存储的大量需求。由于工业物联网(IoT)网络的不断扩张，嵌入式系统的尺寸规模越来越小，但对数据存储的需求却越来越大。对NAND闪存存储设备的生产商来说，这一点一直是个挑战。就早期SSD而言，其尺寸与HDD相同；如今的SSD尺寸较小，但可容纳更多数据，在极端的条件下可靠运行，使用寿命更长，并提供最佳物资整体拥有成本控制方案。

小尺寸封装中的强力NVMe性能

NVMe协议通过使用PCIExpress（PCIe）接口，提供的性能是SATA 6Gb/s速度的4倍到6倍，从而彻底改变了存储行业。PCIe NVMe SSD最初以M.2模块的形式提供，它们体积小巧，功能强大，为工业应用提供了空前的速度和最低的延迟。

ATP在小封装外形中实现了NVMe的高性能表现：N700系列 PCIe Gen3 x4 NVMe M.2 1620 型散热器球栅阵列固态硬盘 (HSBGA SSD)，配备高速 PCIe 3.0 接口 x 4通道和 NVMe 协议，以每通道8Gb/s的速度提供高达32 Gb/s的带宽，而尺寸仅为 16 (L) x 20 (W) x 1.6 (H) mm，M.2 1620型外形和291-ball封装在空间狭小的系统中可占用最少的空间。

M.2 Type 1620 外形规格的HSBGA设计为焊接式，使其能够抵抗振动和冲击。对于喜欢可拆卸和现场可更换设计的客户而言，ATP可以将HSBGA安装到具有相同固件和NAND配置的M.2 2230模块上。这两种设计都适用于嵌入式、工业和移动应用中的轻薄系统。

N700系列SSD采用三维三层单元（TLC）配置的伪单层单元（pSLC）NAND闪存。通过每个单元仅存储一比特（one bit），它们提高了NAND闪存的可靠性和耐久性，同时由于单元容量更高，与原生SLC相比成本更低。

热挑战

速度的提高确实带来了很大的好处，尤其是对于需要实时数据计算和分析的应用程序。但它同时也带来了散热方面的挑战，由于HSBGA的体积较小，且嵌入式系统通常安装在受限的空间中，经常缺乏空气流动。过热可能会损坏存储设备，甚至导致存储设备出现故障，从而对存储数据的完整性造成风险。

解决过热问题的常用方法是热节流，通常通过降低性能来帮助设备降温。运行后，传统的热节流机制会使性能大幅度下降，这也影响了设备的持续性能。

ATP的可定制热管理解决方案

认识到有效的散热对于实现持续的性能至关重要，因此ATP提出了自主设计的热管理解决方案，可以根据客户的需求并考虑其他因素（例如系统环境，机械设计和性能标准）进行定制。

ATP的热管理解决方案结合了硬件和固件，可满足独特的热挑战和各种应用的需求。

ATP与客户和系统开发人员紧密合作，以确保NVMe HSBGA SSD即使在高工作负载和极端高温下也可提供更高的持续性能。

●ATP的热调节优化将固件保持在“稳定”状态，从而避免了对系统造成不利影响所引起的性能下降，通过优化性能来满足应用的请求，同时增强了总体持续性能。

●顶部散热片，可有效地传递热量使设备快速降温，从而使性能保持在最佳水平。

图1散热器由不同的金属层组成，这些层提供出色的导热性和导电性以有效地散热

增强的持续表现

借助ATP的热管理解决方案，N700系列固态硬盘将以前水平的持续性能提高了2倍至3倍。下图显示了在ATP优化热节流机制下的持续性能。

图2

图 3

图4

下图比较了配置有pSLC（增强配置文件）的N700系列与带有SLC缓存的TLC SSD（标准配置文件），显示了实施ATP的热管理解决方案后，持续性能提高了2到3倍。

图 5

图 6

N700系列主要功能

pSLC模式。配置为每单元仅存储一比特（one bit），以提高耐久性和可靠性，提供2-3倍的可持续性能。

性能稳定。ATP优化热节流固件（FW）将保持“稳态”状态，以避免对系统造成不利影响的巨大性能下降，从而优化应用请求的最佳性能，并提高整体持续性能。

优化功耗。ATP NVMe HSBGA固态硬盘在功率状态4（休眠模式）下仅消耗5mW，大量节能。

无DRAM配置。主机内存缓冲区（HMB）支持通过获取DRAM资源作为缓存来帮助这些无DRAM的SSD提高性能，从而克服存储中有限的内存容量，优化I/O性能，而不需要SSD自行启动DRAM。

抗振储存。M.2 1620型N700系列固态硬盘采用焊接方式，具有抗振能力，能够承受较强振动。

更好的散热。散热器有效地传递热量以冷却设备，并将性能保持在最佳水平。

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WilberTse Lv6. 高级专家 2021-06-21

学习学习！
好运常伴吾 Lv8. 研究员 2021-06-20

学习

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选型指南 - 泽石 - V1.7 - 2022 年 12 月 19 日 PDF 中文下载

DRAM-less Value Line SSDs Available in I-Temp/C-Temp Operable Models

型号- A600VC SERIES,N600VI,A600VI,A600VI SERIES,A600VC,N600VC SERIES,N600VC,N600VI SERIES

数据手册 - ATP - 2024/7/23 PDF 英文下载

SMART（世迈科技）DuraFlash™闪存产品选型指南

目录- Company Portfolio/Products Applications Flash Storage Product Introduction 2.5” SATA M.2 SATA mSATA Slim SATA M.2 PCIe NVMe U.2 PCIe NVMe EDSFF / U.2 PCIe NVMe (Enterprise and Data Center SSDs) BGA eMMC 5.1 Memory Cards CF Cards/CFast Cards eUSB Flash Drives/USB Flash Drives RUGGED SSD LINE-UP

型号- N200,R800,RU350,SP2800,S5E,RU150,T5E,M4,R800V,BGAE440,S1800,BGAE240,RD130M,ME2,M1HC,H9 CF,M1400,HU250E,M4P,T5EN,T5PFL,RU150E,N200V,T5PF,RD230M,MDC7000,XL+,RD230

选型指南 - SMART - rev.1 - 08.27.21 PDF 英文下载

笔记本需要更换大容量硬盘，求推荐性价比更的SSD固态硬盘。

您好，推荐ATP（华腾国际）的SSD固态硬盘，M.2 NVMe接口最高容量可达1TB，M.2 2280接口最高容量1TB，SATA接口最高容量1TB，具体可参考【选型】ATP（华腾国际）内存及存储产品选型指南

技术问答发布时间 : 2020-01-10

A750/A650, N750/N650 Series: New-Generation 3D TLC SSDs Deliver Near-SLC/MLC Endurance

型号- N750,A750PI,N750 MODEL,N750PI,N650 MODEL,N650,A650 SERIES,N650 SERIES,A750 SERIES,A650,A750,N650SI,N750 SERIES,N650SC,A650SI,A650SC

数据手册 - ATP - 2024/7/22 PDF 英文下载

泽石科技（ZETTASTONE）工业级、消费级固态硬盘和移动固态硬盘选型指南

目录- 公司及产品介绍工业级固态硬盘消费级固态硬盘数据中心固态硬盘移动固态硬盘

型号- CP200X,IS212,IS211,IS222,CS220X,IS310X PLUS,IS320X,CS210X,IS310X,CS200X,IS304X,S100X,IS300X,DP100X,IS323X,IS313X,IS324X,IS303X,IS314X,IP104X,CC200X,IP103X,CC100X

选型指南 - 泽石 - 2021/11/10 PDF 中文下载

PCIe® Gen 3 NVMe M.2 2280 / 2242 / 2230 SSD The Global Leader in Specialized Storage and Memory Solutions

型号- FT960GP38AG8BPC,N750PI,FT480GP38ANDBFC,FT120GP38AG8BPC,FT480GP38AG8BPC,FT480GP34ANDBFC,FT960GP38AG8BPI,FT240GP38AG8BPC,FT120GP38ANDBFC,N700PC,FT240GP38AG8BPI,FT120GP38AG8BPI,N600SC,N650SI,N600VI,FT960GP34ANDBFC,N700PI,FT240GP38ANDBFC,N600SI,FT120GP34ANDBFC,N650SC,FT240GP34ANDBFC,N600VC,FT480GP38AG8BPI

商品及供应商介绍 - ATP - v1 - 022024 PDF 英文下载查看更多版本

ATP推出工业宽温企业级SSD系列产品N651Sie，包含U.2，M.2，E1.S三种接口类型

ATP推出工业宽温企业级SSD系列产品N651Sie，结合了工业级固态硬盘和企业解决方案的优点，专为在不受控制的恶劣环境中处理企业级工作负载而设计。

产品发布时间 : 2024-08-31

宇瞻（Apacer）工业用SSD选型指南

描述- Apacer is a global leader in digital storage solutions, and is devoted to innovative storage technology and services. The company focuses on embedded applications for a variety of vertical markets, including military, medical, gaming, and industrial, and has become an integration expert in digital storage, innovative applications, and value-added services.

型号- UV110-UFM2,SDM7-M 7P 180D LP2H,UV110-UFM1,SM22P-CFAST,SDM5A 7P/180D LP2,US120-UFD5,SM21P-25,UV110-UFD5,SV25C-M242,INDUSTRIALSD R1,EH353-M,PT220-M280,UDM2A-M,SDM5A-M 7P/90D LP,SH250-M280,SV250-CFAST,SDM5A 7P/180D SLIM2,PV930-M280,SDM5A 7P/90D LP,SU210-25,CF6,CM710-CF,PV210-M280,SDM5A-M 7P/180D SLIM2,INDUSTRIAL MICROSD R1,SV25C-25,ST250-300,INDUSTRIAL SD H1-SL,SH24D-M280,SV250-25,SH250-25,SM230-M280,UH110-UFM1,SH24D-25,SU230-CFAST,SH250-300,SDM5A-M 7P/180D SLIM2H,ADM5S-M,SV170-ΜSSD,CS710-CF,SV250-M242,EH353,SDM5A 7P/90D LPH,PV220-M280,UDM 1U-M,PV140-25,ST250-M280,CF6A,PV910-M280,SH24D-300,ADM5S,INDUSTRIAL SD H1-M,SDM5A 7P/180D SLIM2H,ST250-25,PV920-M280,SV25C-M280,SDM7-M 7P/180D DP,SDM7-M 7P 180D LP2,SS210-300,SS220-M242,AH322,SH250-CFAST,EH163-M,AH321,UDM2A,SDM5A-M 7P/180D LP5,SH250-M242,INDUSTRIAL SD,SDM5A-M 7P/90D LPH,UH110-UFD4,SU220-CFAST,UM120-UFD5,SV240-297,INDUSTRIAL MICROSD H1-M,SDM5A-M 7P/180D LP5H,AFD257-M,CV110-MSD,CH110-MSD,SV250-7LP2/180D,SV25C-300,SM210-25,CH110-SD,SV250-300,ST250-M242,USZ20-UFD5,CV110-SD,SV240-M280,CH710-CF,AFD257,SV240-300,SS220-CFAST,PH920-M280,SV250-M280,SM230-CFAST,SS210-25,SLC-LITEX,SM230-M242,CH120-MSD,INDUSTRIAL MICROSD H1-SL,CF6-M,SM210-M280,PV22D-M280,CF6A-M,UV110-UFD1,UDM 1U,PV910-M242,PV910-CFX,INDUSTRIAL MICROSD,SV240-25,ST250-297

选型指南 - 宇瞻 - 20220422 PDF 英文下载

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选型指南 - ATP - v1.0 - 012023 PDF 中文下载

【经验】什么是SSD的M.2标准？M.2 SSD和mSATA SSD之间又具体有哪些差异？

近年来发布的固态驱动器（SSD）变得更快，并且能够处理大量数据。但是，它们的全部功能受到与其连接的接口的阻碍或限制。Mini-SATA（mSATA）接口虽然专为提供最小的SSD尺寸而设计，但受到SATA 6 Gb / s的限制。M.2标准是内部安装的计算机附加卡的规范，旨在解决mSATA的局限性，并为小型卡（包括不同大小和容量的SSD）提供更多选择。

设计经验发布时间 : 2020-01-04