White Paper

Fundamentals of Reliable Flash Storage

White Papers, Application Notes, Präsentationen & Technische Artikel

Im Laufe der Jahre haben wir diverse ‘embedded-Themen’ behandelt, die wir nun unter dem Titel 'The Fundamentals of Reliable Flash Storage' veröffentlicht haben. Ziel ist es, die Grundlagen des Controllers und der Flash Technology zu erklären, sowie komplexe Zusammenhänge zu vermitteln. Während die Mehrzahl unserer White Papers allen registrierten Nutzern zugänglich ist, behandeln andere Paper spezifischere Themen (siehe Liste), zu welchen wir nur Zugang nach Unterzeichnung eines NDAs gewähren können.

Bitte nehmen Sie Kontakt mit uns auf, wenn Sie Ihren Registrierungsprozess gestartet haben, um Zugang zu diesen Papers zu erhalten. Ihr Input interessiert uns – sollten Sie eine NAND- Flash-basierte Frage haben oder ein anderes Thema von dem Sie glauben, dass es anders oder besser erklärt werden müsste, zögern Sie bitte nicht, Kontakt mit uns aufzunehmen.

Presentationen

Getting the Most Out of Performance Specs - Top 10 Points for Embedded Designers
Speaker: Damien Col, Technical Marketing Manager
Download Flash Memory Summit 2018 Presentation

Flash & the Internet of Things - Applying flash in the Industrial IoT
Speaker: Eric Jones, Business Development at Hyperstone                                              Download Flash Memory Summit 2017 Presentation

Lifetime Estimation and Health Monitoring - Support for System Qualification Testing
Speaker: Axel Mehnert, VP Marketing at Hyperstone                                                       Download Flash Memory Summit 2016 Presentation

Enabling MLC in Industrial and Embedded Storage - Tools and Features to making the right choice
Speaker: Axel Mehnert, VP Marketing at Hyperstone                               Download Flash Memory Summit 2015 Presentation

Technical Articles

Boards & Solutions 
Download API for flash controller opens realm of customer applications article

Boards & Solutions
Download USB 3.1 SuperSpeed Flash Drives for Industrial Applications article

Design & Elektronik
only available in german
Download USB 3.1 im Industrie-Einsatz article

Boards & Solutions  
Download New Flash Management Architecture article

Veröffentlichte White Papers

Fundamentals of Reliable Flash Storage: Non-Volatile Memory

Ein Überblick über die am häufigsten verwendete Speichertechnologie im heutigen nichtflüchtigen speicherbasierten Speichersystem. Die NAND-Flash-Technologie. Verschiedenene Themen, wie Transistoren, der Aufbau, verschiedene Funktionalitäten und die heutigen Herausforderungen werden betrachtet.

Fundamentals of Reliable Flash Storage: Flash Controller Technology

Dieses Dokument gibt einen Überblick über die Funktionen und Merkmale der Flash Memory Controller. Controller sind das Herzstück jedes Speichersystems und der Schlüssel zu dessen Verhalten und Zuverlässigkeit. In den folgenden Kapiteln werden die verschiedenen Komponenten der Firmware (z.B. Mapping, Wear Leveling, Read Disturb Management, Data Refresh, Perormance, Health Monitoring, etc.) und der Hardware (z.B. CPU, Flash Memory Interface oder die Schnittstelle zum Host) erläutert.

Fundamentals of Reliable Flash Storage: Hyperstone Controller Technology

Dieses Whitepaper erläutert detailliertier die firmeneigenen Funktionen der Hyperstone Flash Memory Controller und deren Implementierung. Es ist als Einführung gedacht und betrachtet daher nur einige Funktionen, die sich auf die Zuverlässigkeit und Qualität von Controller und FW auswirken. Die Struktur dieses Papiers ist in zwei Aspekte gegliedert. Zuerst wird die Controller-Hardware-Architektur vorgestellt, danach die verschiedene Aspekte der Firmware erläutert (z.B. Pre-Formatting, Mapping, Wear Leveling, und viele andere).

Fundamentals of Reliable Flash Storage: Flash Memory Form Factors

Dieses Dokument gibt einen Überblick über die Formfaktoren des Flash-Speichersystems. Ein NAND-Flash-Speicher-basiertes Speichersystem besteht am häufigsten aus einem NAND-Flash und einer Speichersteuerung. Es gibt jedoch auch noch weitere Möglichkeiten, die in diesem Papier ebenfalls betrachtet werden. Für jede neue Generation von Speicher wird die Verwaltung des NAND-Flash immer komplexer. Der Preis pro Megabit NAND-Flash-Speicher sinkt kontinuierlich, was in der Regel zu Lasten der Zuverlässigkeit und Speicherhaltung geht. Entgegen wirkt die Speichersteuerung, die für die Verwaltung des Speichers zuständig ist und wichtige Eigenschaften des Systems bestimmt, um die Systemzuverlässigkeit zu gewährleisten.

Fundamentals of Reliable Flash Storage: Application Programming Interface

Alle Hyperstone Flash-Speicher-Controller enthalten eine spezielle Firmware zur Verwaltung des Flash-Speichers. Abgesehen davon, dass diese eine aktive Brücke zwischen einem Host und einer Flash-Speicherschnittstelle darstellt, ist sie das Schlüsselelement für die Verwaltung des Flash, um seine Leistung, Zuverlässigkeit, Robustheit und Ausdauer zu erhöhen.
Die Application Programming Interface (API) von Hyperstone gibt dem Kunden die Möglichkeit, die Standardfirmware von Hyperstone zu erweitern und eigene zusätzliche Mehrwertfunktionen zu implementieren und gleichzeitig von dem erweiterten hyMap-Flash-Management und der vollständig getesteten Firmware zu profitieren.

Deep Dive into Reliable Flash Storage: Power Fail Robustness

Das Ziel des Power Failure Managements ist es, beschädigte Daten und ausfallende Geräte zu vermeiden. Hyperstone Flash Controller enthalten Mechanismen und verwenden mehrere Algorithmen, um Anwendungen in Situationen von unerwartetem Stromausfall, übermäßigen Abweichungen bei der Spannungsversorgung oder Hot Displugging zu schützen.
Da ein plötzlicher Stromausfall (Sudden Power Fail, SPF) ein Speichersystem beim Schreiben, Lesen, Löschen, Mappen von Updates und Hintergrundfirmwareoperationen treffen kann, ist es von unschätzbarem Wert, diesen Prozess zu verstehen. Dieses Whitepaper zielt darauf ab, grundlegende Algorithmen und Funktionen, die in die grundlegende Firmware-Architektur von Hyperstone´s eingebettet sind und die Datenintegrität und die komplexe Funktion Power Fail Management (PFM) gewährleisten, zu vermitteln und zu untersuchen.

hyMap®

Dieses White Paper befasst sich mit der hyMap-Technolgie von Hyperstone. Sie zielt darauf ab, maximale Zuverlässigkeit und Langlebigkeit zu gewährleisten. Mapping beschreibt den Vorgang des "Übersetzens" der hostseitigen "logischen" in die flashseitigen "physikalischen" Zugriffsmuster innerhalb eines Speichersystems. Grundsätzlich gibt es für diesen Vorgang verschiedene Mapping-Verfahren, welche sich in Bezug auf Leistung, Kosten und anderen Merkmalen unterscheiden.

Adressing Single Event Upsets (SEU)

Eine immer wichtigere Herausforderung in anspruchsvollen Umgebungen sind SEU (Single Event Upsets), da die Knoten der Halbleitertechnologie schrumpfen, der relative Speicherbereich in SoCs größer wird und die Versorgungsspannungen geringer werden. Anwendungen für die Luft- und Raumfahrt, Automotive, Kommunikation, Medizin oder Industrie sind nur einige Beispiele, bei denen die Zuverlässigkeit von Systemen ein Schlüsselfaktor ist und bei denen SEU berücksichtigt werden muss.
Dieses Paper stellt die verschiedenen Themen und deren Kurzformen vor und erklärt, wie Hyperstone einzigartig positioniert ist, um diese Herausforderung auch zukünftig bewältigen zu können.

Embedded Flash Disk-on-Board

Dieses Dokument enthält die Vorteile der Integration eines NAND-Flash-basierten Speichersystems direkt auf einer Systemplatine. Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten. Das System kann entweder direkt auf der Hauptplatine montiert werden (Disk-On-Board, DOB) oder als separates Modul nach Kundenspezifikation (Disk-On-Modul, DOM) aufgebaut werden.
Die Flash-Speicher-Controller von Hyperstone werden immer häufiger in Lösungen von Speichermedien eingesetzt mit einer Managed-Flash-Lösung. Diese besteht zum einen aus einem Flash-Speicher-Controller und dem NAND-Flash selbst. Dieser Flash-Controller stellt dem Host/Hauptprozessor die standardisierte Schnittstelle für verschiedene Schnittstellenstandards zur Verfügung und verwaltet den NAND-Flash.

BCH versus LDPC

Die Fehlerkorrekturcodierung (ECC) ist eine wichtige Aufgabe von Flash-Speicher-Controllern. Die Gate-Zählung der ECC-Hardware nimmt einen wesentlichen Teil der Gesamtlogik ein. Die Skalierung der ECC-Stärke auf die wachsenden Fehlerkorrekturanforderungen von Flash-Speichern ist immer schwieriger geworden, wenn man die Kosten- und Flächenbeschränkungen berücksichtigt. Dieses Whitepaper untersucht und vergleicht verschiedene Fehlerkorrektur-Kodierungstechniken. Insbesondere serielle Verkettungen eines äußeren BCH-Codes und verschiedener innerer Low-Density Parity-Check (LDPC)-Codes werden mit modernen (eigenständigen) BCH-Codes verglichen.

pSLC vs Fast Page

Dieses White Paper grenzt die beiden Begriffe des pSLC-Mode und des Fast-Page-Mode voneinander ab, welche oftmals fälschlicherweise simultan verwendet werden. Die wesentlichen Unterschiede werden übersichtlich dargestellt und helfen bei einer zukünftigen, sicheren Nutzung der Fachbegriffe.

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AES Application Note
hySMART
Field Firmware Update
Read Firmware Features & NAND Flash Reliability

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