乐发IX

随着蒸汽机、电气化和电脑的引进，连接、大数据分析和工业互联网的应用，一般被称作是第四次工业革命，或者说是工业4.0。

随着工业领域中越来越多的连接装置的出现，要求具有高可靠性的通讯产品，以实现对公用和私有网络的整合。这就使得对工业存储的需求与日俱增，尤其是在工业物联网网关中。

在工业领域，工业5G物联网网关汇集了很多不同的连接装置，例如传感器，执行器和自动机器。该系统把资料打包为一种适用于5G无线接口的格式，并在5G网络上接收到的数据进行反向处理。

为满足这些行业应用的要求，工业5G物联网网关必须符合5G网络自身的服务级别规格（SLS）。这就意味着，网关不仅要能够与移动通信网络的容量相适应，而且要能够与之相适应。他们也需要在严酷的环境中工作，比如室外，以及极端的温度。

所以，在整个系统中，各个部件都要进行合理的选择和设计，以达到可靠性和寿命的需要。这包括机电元件，电源，半导体元件，特别是重要的工作编码和资料。

使用寿命要求

在很多工业中，系统的更新率是以数十年为单位的。计划外的停机费用会很高，所以目前已安装的网关需要连续使用数年，并且保证同样的服务品质和可靠性。半导体厂商通过设计规则，功率分析，模拟和加速寿命试验，对装置的性能进行定量，并对环境因素的影响进行定量。这样可以让生产商在特定的情况下精确地确定其工作寿命。

热工管理的重要性

在设计中，温度是一个重要的设计问题。这会影响到晶体管的很多操作参数，其中也包括泄漏电流。当环境温度由50℃至100℃时， NMOS晶体管的泄漏电流一般会增大10倍。这一点非常重要，因为当漏电流增大时，功率消耗也会随之增大。所以，进行有效的地热管理非常重要。

温度过高还会显著地降低设备的使用寿命。在 NAND闪存中，由于温度和温度的变化，会给电池带来压力，使其产生较大的误差，进而缩短整个内存的使用寿命。当温度上升时，快闪记忆体保存资料的能力会快速降低。提高20℃可以缩短10倍的数据保存时间。另一方面，由于温度过低，很难精确地对电池上的特定电荷进行精确的编程。初始的错误速率和程序和擦除循环所需要的时间随着温度的变化而变化。

所有这些都是由于需要精确编程和读出的电荷量更接近，所以在每个存储器中存储超过一个比特的多级单元（MLC）快闪存储器装置。因而，由于其可靠性较高，使用寿命较长，因而工业系统趋向于依靠单层单元（SLC）或伪 SLC （pSLC）。

闪存控制器能够利用各种机制来管理由环境压力引起的影响，并将其寿命最大化。比如，损耗平衡可以保证在 Flash内存中的每一块上都能平均地写入数据，这样就不会出现任何块提前失效的情况。在工业5G物联网网关的存储器单元中，可以使用复杂的纠错码来进行纠错。通过追踪所需修正的错误数目，控制器可以决定当记忆体区块需要被覆写来避免可能的资料遗失。最后，它还能提前警告装置是否能够达到它的使用年限。

为满足应用程式效能与环境需求而优化的 Flash控制器，是建立高品质储存系统以达到特定工作生命周期的关键。