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新兴存储技术在住宅网关的应用及选择策略

21IC?? 2008年07月14日 ?? 收藏0

?  2. 数字视频录像机(DVR):DVR可安装软件,这有助于用户以数字方式记录并存储电视节目。电视观众利用DVR可以暂停直播电视节目,甚至还能绕开商业广告。目前,DVR已能提供宽带数字网络接口,在不远的将来,DVR有望成为提供各种新业务的网关设备。

  3. 数字机顶盒(STB):数字STB仍是消费电子产品市场上发展最快的一种数字设备,数字STB为内容提供商、服务提供商、设备生产商和半导体供应商提供了一个大有潜力的市场。STB以前只是一种单纯的接收设备,而现在则能处理传统的计算和DVR功能。对通信公司来说,采用集成DVR的STB很重要,这样可以使其服务和平台区别于其它的竞争对手。

  4. 其它类型:游戏机和多用途测量设备提供了一种富有想象力、有意义的平台,并将发展为具有市场潜力的住宅网关类型。像微软和索尼这些公司都相信高速游戏平台完全可作为未来数字家庭的网关或集线器。

  共享存储器件

  所有期望在家庭网关市场上占有一席之地的数字消费电子产品都具有共同的一点,即需要高可靠性、高性能、低成本和低功耗的存储器。目前,存储器已成为业务增长最快的领域,这不仅体现在存储器的规格和数量不断增大而封装却越来越小,而且存储器的成本和功耗也不断下降。住宅网关的存储器可分为基于闪速半导体的固态存储器和硬盘存储器,这些存储器基于不同的标准,并具有不同的外形和规格。

  众所周知,硬盘的寿命低于消费电子产品的平均寿命。硬盘固有的耐用性受限于内部的可动部件,并受其所处的环境因素影响,硬盘的故障可能严重影响服务提供商的商业利益。据一些机顶盒生产商反映,PVR硬盘驱动的年故障率可达2%至8%,而且目前还没有降低该故障率的有效途径。此外,由于电子设备的成本原因,硬件设计工程师因此转向固态闪存器件以满足下一代住宅网关的存储需求。目前,包括AMD、英特尔、M-Systems、东芝和三星均可提供固态闪存解决方案,典型固态闪存的容量可达1MB至128GB。

  NAND闪存和NOR闪存

  NOR闪存和NAND闪存是目前闪存市场上的主导产品,这两种技术独具特色并面向不同的目标市场。在下一代住宅网关设计中,当采用闪存时,设计工程师应当对每种可选的技术进行仔细权衡,以选择最适合的产品和技术。

  首先,NOR通常只用于代码存储,因此主要应用于简单的数字设备,如低端蜂窝电话或不含任何网关功能的简单电缆调制解调器。相反,NAND通常既能应用于数字设备,如机顶盒、MP3播放器、数码相机、高端蜂窝电话和住宅网关的代码存储,也能应用于数据存储。然而,未经处理的NAND并不能取代NOR,NAND必须与分离的引导ROM和控制器相结合,以克服NAND固有的数据完整性缺陷,或者与特殊软件相结合,管理并纠正数据错误。

  在性能上,NOR最适用于读取数据,但写数据或擦除数据的速率则不如NAND,因此NOR通常不适用于像住宅网关和需要文件处理功能的设备。在上述操作中,NAND的性能通常比NOR高几个数量级。

  通过比较两种技术的物理架构,不难发现为什么对于给定的裸片尺寸,NAND可提供更高的密度和容量,并具有很高的性价比。NAND实现高容量的关键在于NAND的单元尺寸只有NOR的一半。即使将单级单元NAND技术与多级NOR相比,结论也是如此。

  通过采用简单的生产工艺,生产商可以很容量地生产8MB至128MB的NAND产品。因此,越来越多的生产商乐于选择NAND产品以满足业务提供商提出的BOM成本目标。然而,要将NAND应用到可靠性和稳定性要求较高的住宅网关设备中,设计工程师将面临艰巨的挑战。

  控制NAND性能的三种机制

  1. 外部硬件控制器:除NAND自带的硅芯片外,还需要与实际闪存阵列相结合的控制器,从而在固态硅芯片上提供硬盘所能实现的功能。这类NAND管理系统的性能较高,但相应的成本也较高,其整体的耐久性和可靠性并不理想。

  2. 管理软件:NAND闪存管理软件系统的代码非常复杂,且通常运行于住宅网关的主机CPU上。尽管采用管理软件具有低成本的优势,但同时也有严重可靠性问题。由于操作系统或闪存容量的每次变化都需要增加额外的成本,需要设计新的驱动程序和算法,从而限制了该解决方案的推广应用。

  3. 硬件和软件结合:硬件和软件结合的方式,即硬件嵌入在闪存硅裸片上,与可选方案1相比,系统开销略微增加。该类产品是唯一无需分离引导ROM器件即可启动系统的基于NAND的产品,因此该类住宅网关的模块结构极具成本效益。混合结构方法是住宅网关设计工程师最乐意采用的解决方案,该方法具有很高的可靠性和性能,并具有较高的成本优势。尽管其初始成本比原始的NAND闪存解决方案略高,但减少了一般方案中NAND数据和可靠性问题可能额外增加的成本,因此从长远的角度看,混合设计具有较好的成本效益。


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