關鍵任務應用程序依賴于故障保護存儲器

Mission-critical applications depend on fail-safe memory

對于不能選擇故障的關鍵任務應用，具有嵌入式功能的故障安全存儲器將徹底改變高可靠性和安全系統的設計。

第一個集成內存的微處理器徹底改變了這個行業。對內存的直接內部訪問提高了吞吐量和可靠性，同時消除了故障點并降低了系統成本。今天，根據應用的不同，在微處理器中集成多種類型的內存可以增加實際價值。這種趨勢現在正在逆轉：內存開始集成微處理器，這將再次給電子行業帶來革命性的變化，并為需要可靠性、監控、安全性和人工智能的應用帶來一定程度的智能。

故障安全操作

任務關鍵型應用程序，如果不能選擇失敗，則使用內存存儲設備來安全啟動系統，記錄關鍵信息，并為關鍵功能擴展工作內存。這種“故障安全”應用的例子有高級駕駛員輔助系統（ADAS）、便攜式醫療設備、工廠自動化、國防級傳感器和先進的無線通信系統。這些應用程序中的每一個都包含任務關鍵的功能或子系統，不能讓它們失效。在這些系統中，故障往往會付出高昂的代價，例如系統損壞、昂貴的停機時間和/或人員傷亡。

從內存的角度來看，故障保護操作意味著1）系統可以確信，當一個值存儲在內存中時，稍后將檢索到相同的值；2）系統將知道某個特定值是否不再可靠，以便采取糾正措施。雖然收縮處理技術提高了內存密度，但也增加了內存損壞的風險，比如宇宙粒子引起的位翻轉。因此，內存可靠性正迅速成為所有任務關鍵型應用的原始設備制造商的標準關注點，尤其是在必須滿足安全合規性法規和永不停機標準的行業。

所有的故障保護系統都需要準確地存儲引導代碼，并從該代碼可靠地啟動。隨著汽車越來越自主，汽車的“思考”部分需要準確的傳感器數據來做出決定。數據錯誤可能導致危險的錯誤識別。因此，更多的系統內存需要提供高可靠性，以保證故障安全運行。

為了提高內存的可靠性，主處理器將計算一個糾錯碼（ECC）值并存儲該值，以便系統以后可以驗證讀回的數據是否與存儲時相同。ECC還允許系統潛在地糾正錯誤。然而，ECC值需要計算資源來計算。系統還必須驗證ECC值在存儲時沒有發生位翻轉。

高可靠性任務的另一個例子是非易失性存儲器（NVM）的損耗均衡。由于NVM單元的持久性有限，頻繁寫入的系統必須將單元的使用和磨損分散到內存中，以防止內存塊過早丟失。實現有效的損耗均衡會給主機處理器帶來額外的負擔。

故障保護存儲器

今天最先進的內存產品已經過優化，以滿足任務關鍵型應用程序的需要，這意味著它們專門設計用于在高負載和惡劣環境下存儲、保護和恢復數據。這些增強型存儲設備具有集成計算能力，以實現高水平的功能安全性、安全性和可靠性。集成計算支持附加功能，例如，作為信任的根。

與依賴主機處理器來保證內存可靠性不同，故障保護內存設備自己管理這個功能。這使得重要的功能，如即時啟動功能，因為可以更快地驗證和加載引導代碼，如果主機處理器需要執行這樣的驗證。此外，在故障保護存儲器設備中，可以快速可靠地驗證配置和其他重要數據的完整性。高級存儲設備還可以監視自己的操作，以確保主機和內存設備之間讀寫的完整性。

當使用帶有嵌入式功能的故障保護存儲器時，上市時間也大大縮短。為具有安全要求的應用程序設計高可靠性功能需要時間。它還需要廣泛的分析，以驗證是否符合法規。選擇具有這些集成功能的故障保護存儲器可以節省時間和金錢。

無需指定更高性能的主機處理器來驗證內存可靠性，這也可以節省額外的成本。通過將必要的處理能力集成到內存中，可以降低下一代智能內存的總體擁有成本。

故障保護存儲器涵蓋所有類型的存儲器，從SRAM到非易失性設備，包括NOR Flash、F-RAM和NVRAM。例如，NVRAM可用于數據記錄或進行自動車輛的軌跡計算，也需要與存儲用于計算的應用程序代碼的NVM一樣可靠。

存儲的未來

雖然智能內存的主要好處是更高的可靠性，但還有一個將變得越來越重要的次要好處：更快的創新步伐。考慮一下安全法規的變化速度有多快，以及安全需要不斷應對新的威脅。通過集成的內存加處理器架構，原始設備制造商能夠更快地實施新的安全和安保措施，而不是在軟件中實現這些措施。此外，當智能內存子系統能夠滿足規則時，現有的應用程序可以立即適應這些規則。原始設備制造商也可以在不需要重新設計的情況下為產品線引入新的可靠性特性，只需更換內存即可。

故障保護存儲器也能承擔起保護數據的重任。通過集成密碼引擎和嵌入式內存處理器，數據可以以安全的方式存儲。考慮到內存占用通常會使處理器所需的門數相形見絀，這些功能和其他高級功能可以在內存中以相對較小的成本實現。

然而，保護數據安全只是一個開始。想象一下，一個內存可以在存儲傳感器數據之前對其執行計算。故障保護存儲器本質上也更可靠，因為它們不依賴于外部處理器。

未來智能內存減輕主機處理負載的方式是無窮無盡的。

在未來，商品存儲器將繼續在市場上發揮作用，但對于那些不能選擇故障的應用，除了存儲數據外，具有嵌入式功能的故障安全存儲器將徹底改變系統設計的高度可靠性和安全性。

總結

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