來源：Digi-Key
作者：Bill Giovino

每個工程師手頭都有各種 microSD 卡。我的卡則隨意擺放在桌面上各個方便的位置。每當我的電話、平板電腦或單板機 (SBC) 需要 microSD 時，它就會像蝙蝠俠一樣神秘地出現(xiàn)。我的方法一直很管用，直到發(fā)生了“2019 年桌面吸塵器大事件”——裝有實驗性 Linux 發(fā)行版的 16 GB microSD 突然消失了。吸塵袋里沒有，所以我猜它現(xiàn)在是在隱藏的時空維度，那些不可更換的螺絲和電工膠帶就消失于其中。

當然，這導致我把所有的 microSD 卡放到一個地方，作為工程師的我，還得把這些閃存卡歸類。最初，我想按存儲容量組織這些卡，但當看到這些不經(jīng)意的收藏時，我決定采用不同的策略。

我不考慮容量，而是考慮哪些 microSD 卡對我有用，哪些卡因數(shù)據(jù)損壞而失效。我開始研究閃存卡，當看到閃存卡評分時，我發(fā)現(xiàn)網(wǎng)上有大量錯誤信息。當看到我的那些因數(shù)據(jù)損壞而失效的 microSD 卡常被網(wǎng)上的“公正”評論者評為速度最快、排名最高的閃存卡時，我開始懷疑起來。所以，像任何優(yōu)秀的工程師一樣，我自己做了研究，發(fā)現(xiàn) microSD 閃存卡就像生活一樣，沒有提到的東西比提到的東西重要得多。

閃存類型基本知識

要了解閃存，我們需要知道存儲單元的半導體結(jié)構。單階存儲單元 (SLC) 閃存是每個單元一個比特（圖 1）。多階存儲單元 (MLC) 閃存指每個單元多個比特，實際上相當于每個單元兩個比特。我認為這是一種營銷失敗，其后果我稍后會談到。三階存儲單元 (TLC) 是每個單元三個比特，四階存儲單元 (QLC) 是每個單元四個比特。

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圖 1：閃存類型根據(jù)每個單元的比特數(shù)進行區(qū)分，從 SLC 到 QLC 比特數(shù)依次增加，每種類型有各自的含義。（圖片來源：Micron Technology）

閃存陣列一個單元內(nèi)可放入的比特數(shù)越多，閃存陣列就越小，存儲器件的價格也越便宜。但是，尺寸減小是有代價的。存儲比特越小，閃存單元能經(jīng)受的編程/擦除周期 (P/E) 就越少，因此容易出現(xiàn)故障。當每個單元中放入多個比特并通過緩存閃存控制器尋址時，可以實現(xiàn)非常快的速度，但存儲陣列在讀寫時耗電也越多。這點很重要，因為我意識到，所有 SLC 和真正的 MLC microSD 卡都沒有給我?guī)磉^任何麻煩。

之所以說“真正的”MLC，是因為從技術角度看，這種每單元兩個比特的說法指的就是多個比特。一些聲譽較差的閃存產(chǎn)品制造商——授權電子器件分銷商不會銷售這樣的產(chǎn)品——喜歡將其 TLC 和 QLC 產(chǎn)品標榜為 MLC，聲稱：“嘿，這就是多個比特，不是嗎？”

關于 microSD 閃存卡，談論較少的是其功耗。消費級閃存卡制造商很少發(fā)布其器件的功耗。因此，將閃存卡用于重要工作時，務必檢查該參數(shù)。這需要費一番工夫，但我發(fā)現(xiàn)，我的所有發(fā)生數(shù)據(jù)損壞的 microSD 卡的功耗都在較高范圍端，其中包括一些速度最快的閃存卡。

在諸如 Raspberry Pi 3 Model A+（圖 2）等單板機 (SBC) 中使用閃存卡時，如果電路板將在遠程位置無人看管下工作，你可能想要在期望特性列表中強調(diào)低功耗，因為可能無法執(zhí)行定期維護檢查以查看閃存卡狀況。長期來看，速度最快或密度最高的閃存卡可能不是最可靠的解決方案。

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圖 2：在為 Raspberry Pi 3 Model A+ 等 SBC 選擇 microSD 卡時，應當檢查其是否為低功耗產(chǎn)品，因為這關系到可靠性的高低。（圖片來源：Raspberry Pi）

一款工業(yè)用途的可靠型閃存卡的實例是 Delkin Devices 的 S304TLNJM-U1000-3 4 GB microSD 卡（圖 3）。這是一種 SLC 閃存卡，工作溫度范圍很寬（-40°C 至 +85°C），因此適合于惡劣的工業(yè)環(huán)境。microSD 卡通常僅規(guī)定 3 到 5 年的數(shù)據(jù)保留期，但這款 4 GB SLC 閃存卡的數(shù)據(jù)保留期為 10 年，對于 microSD 卡來說非常難得。

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圖 3：S304TLNJM-U1000-3 是一款 4 GB SLC 工業(yè)級 microSD 閃存卡，擁有低功耗特性和 10 年的數(shù)據(jù)保留期。（圖片來源：Delkin Devices）

S304TLNJM-U1000-3 閃存卡的功耗非常低。讀取電流消耗額定值小于 50 毫安 (mA)（典型值），比大多數(shù)消費級閃存卡的讀取電流低得多。寫入電流額定值小于 100 mA（典型值），同樣顯著低于消費級閃存卡。對于可能需要在系統(tǒng)中升級閃存的電池供電型物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 節(jié)點，寫入電流很重要。待機電流小于 0.500 mA（典型值），這對于電池供電型 IoT 節(jié)點至關重要，因為在某些應用中，microSD 卡更多時候是處于空閑而非使用狀態(tài)。

所有這些導致其具有非常出色的耐久性，P/E 周期數(shù)達 60,000 次。很難將這些數(shù)字與競品進行比較，因為許多制造商既不說明也不公布這些數(shù)字，而當其公布時，則必須仔細查看其條件參數(shù)。例如，另一款閃存卡有 50 年的數(shù)據(jù)保留期，但殊不知，其條件是在保留期內(nèi)再也不寫入數(shù)據(jù)到卡中。Delkin Devices 非常明確：S304TLNJM-U1000-3 的 10 年數(shù)據(jù)保留期的條件是 60,000 P/E 周期使用了 10%。

結(jié)語

顯然，并非所有 microSD 卡都一樣，因此應精挑細選，尤其是對于可能需要運行多年而無人看管的嵌入式系統(tǒng)，而且要對存儲期限執(zhí)行維護檢查的可能性很小。對于這些特定應用，SLC 存儲器有許多優(yōu)勢。

這些規(guī)格讓我想起了 The Worker’s Dilemma（工人困境）中的一句很有智慧的話：“沒做或沒說的總是比做過或說過的更重要。”

關鍵詞： 存儲單元 數(shù)據(jù)損壞 這是一種 的工程師