據(jù)IDC稱，到2025年，物聯(lián)網(wǎng)設備將產(chǎn)生超過73澤字節(jié)（ZB）的數(shù)據(jù)。

換句話說，隨著物聯(lián)網(wǎng)熱潮的繼續(xù)，這些設備將產(chǎn)生一波巨大的數(shù)據(jù)浪潮，這些數(shù)據(jù)將需要被引導、處理和存儲。

這個問題不僅限于任何一個行業(yè)。根據(jù)研究公司Yole Développement的數(shù)據(jù)，汽車制造商在2021年安裝了40億千兆字節(jié)（GB）的基于NAND的存儲，到2024年可能需要160億GB，到2028年可能需要780億GB。與此同時，西部數(shù)據(jù)估計，到2020年，智能手機用戶產(chǎn)生的存儲工作負載高達每位用戶每天30GB，高于2015年的每天不到15GB。

規(guī)劃嵌入式存儲

一個簡單的事實是，現(xiàn)代的、永遠在線的、完全數(shù)字化的世界依賴于大量的數(shù)據(jù)。嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)人員和系統(tǒng)架構(gòu)師需要從產(chǎn)品開發(fā)過程的一開始就考慮存儲需求，無論其行業(yè)如何。

這不僅僅是關于數(shù)量 - 盡管這顯然是一個重要的考慮因素。存儲用戶需要評估性能（讀/寫操作的速度）和可靠性，以減少平均故障間隔時間 （MTBF）?？煽啃缘囊徊糠峙c耐用性有關，耐用性本質(zhì)上是在設備生命周期內(nèi)寫入和重寫大量數(shù)據(jù)的能力。用戶在選擇存儲時，還必須考慮其設計或產(chǎn)品的特定連接性和容量需求。

讓我們從連接性開始。在開發(fā)非嵌入式、依賴于云的應用程序時，存儲相對容易解決：只需分配更多 S3 存儲桶即可。要是物聯(lián)網(wǎng)中這么簡單就好了。的確，對于長期存儲，來自物聯(lián)網(wǎng)設備的數(shù)據(jù)可以像任何其他位一樣存儲在云中。云是物聯(lián)網(wǎng)等式的重要組成部分，但它不是一站式商店。

云存儲取決于設備連接到云的能力，在許多應用程序中，網(wǎng)絡連接不是給定的。地下深處或遠在海上的設備可能會長時間斷開互聯(lián)網(wǎng)，從而無法訪問云存儲。對于依賴嵌入式傳感器的自動駕駛汽車，無線連接的延遲和間歇性可能會帶來不可接受的風險。對于此類設備，板載存儲更快，更可靠。

對于嵌入式設備，耐用性比位于數(shù)據(jù)中心的個人移動設備或系統(tǒng)要大，因為更換非常簡單。更換位于離地面300米的天線尖端或海上鉆機深水下的設備中的存儲單元要困難得多。因此，設計人員希望選擇能夠持續(xù)很長時間的存儲，無論是在耐用性（許多讀/寫周期）方面，還是在設備使用壽命期間可能需要的容量方面。

正確測量耐久性

存儲設備的耐用性是通過您可以寫入它的數(shù)據(jù)量（以 TB 為單位）來衡量的。寫入的 TB 數(shù) （TBW） 限制因存儲類型而異，因此需要根據(jù)預期的實際工作負荷估計數(shù)據(jù)寫入要求。

另一個需要考慮的重要項目是寫入放大因子 （WAF）。WAF 是實際寫入 NAND 的數(shù)據(jù)量與系統(tǒng)發(fā)送到 NAND 的數(shù)據(jù)量的對比。如果設備接收到大量不會填滿內(nèi)存頁的數(shù)據(jù)寫入，則這兩個數(shù)字可能會有所不同。這會導致分散在許多不同頁面上的存儲空間，只能通過移動數(shù)據(jù)來釋放這些空間（類似于對硬盤驅(qū)動器進行碎片整理）。移動該數(shù)據(jù)的過程會占用額外的寫入操作。

這意味著，如果主機向支持汽車應用程序的存儲設備發(fā)送50TB的數(shù)據(jù)，并且設備必須移動大量數(shù)據(jù)才能有效地填充內(nèi)存頁，從而產(chǎn)生3.0的WAF，則NAND的實際TBW為150TB。顯然，這將導致NAND的使用壽命比您期望的WAF為1.0時短得多。在主機端可以做一些事情來解決這個問題，但是如果你計算不正確，在這種情況下，實際使用壽命可能只有1/3，并可能導致系統(tǒng)意外故障。這只是系統(tǒng)設計人員需要知道汽車將如何訪問存儲設備并考慮產(chǎn)品壽命的另一個原因。

針對 IIoT 設計存儲

工業(yè)設備有其獨特的要求，這些要求將根據(jù)具體應用而有所不同。

環(huán)境：設備將在什么環(huán)境中運行？可能影響存儲設備的可靠性和性能的環(huán)境條件包括海拔高度、溫度、濕度和振動。高壓和加速度也可能發(fā)揮作用。確保您使用的存儲在其預期環(huán)境中的額定值適合運行，或者對于將來可能遇到的環(huán)境，該存儲經(jīng)得起未來考驗。

耐力：您可以向設備寫入多少數(shù)據(jù)？如上所述，考慮設備的壽命很重要，但寫入頻率也很重要。新的工作負載通常需要能夠長時間支持連續(xù)讀取和寫入操作的存儲。更高的耐用性將減少所需的維護量。

數(shù)據(jù)保留：您需要將數(shù)據(jù)可靠地存儲多長時間？數(shù)據(jù)是在端點、在“邊緣”設備附近的現(xiàn)場設備中還是在云中進行處理和分析？對于某些工業(yè)應用，您需要將數(shù)據(jù)保留更長時間：例如，在農(nóng)業(yè)或天氣應用中，您可能需要將數(shù)據(jù)保留數(shù)月或數(shù)年，以便比較季節(jié)性溫度模式。您的存儲解決方案需要能夠根據(jù)應用程序和組織（或行業(yè)）的數(shù)據(jù)保留策略，根據(jù)需要保留數(shù)據(jù)。

遠程監(jiān)控：IIoT 設備并不總是很容易訪問。您如何監(jiān)控這些設備以確保它們正常運行，或在缺陷實際發(fā)生之前預測缺陷？監(jiān)控和預測性維護已經(jīng)是生產(chǎn)設備的常見考慮因素，它們對于IIoT設備和支持它們的存儲也很重要。

汽車應用中的存儲

用于乘用車、卡車或其他車輛的嵌入式設備需要足夠堅固，以承受各種環(huán)境，以及灰塵、污垢、振動和加速。此外，安全問題和法規(guī)可能會施加自己獨特的要求。以下是汽車行業(yè)的一些存儲注意事項。

汽車級：在開發(fā)用于汽車的嵌入式設備時，汽車級存儲是必須的。這些設備需要承受更寬的溫度范圍，從-40C到105C。為了滿足汽車行業(yè)的嚴格要求，這些存儲單元將經(jīng)過廣泛的測試，以確保它們不易發(fā)生故障。

接口：汽車器件的設計人員可以使用各種存儲接口，包括標清、MMC、UFS 和 PCIe。使用哪一個將取決于所使用的 SoC。但性能要求也會影響此選擇。

例如，對于不需要超高速讀取和寫入的應用，e.MMC將是一個不錯的選擇，并且可以幫助避免高性能設計帶來的路由和信號完整性挑戰(zhàn)。UFS是性能的下一步，并且越來越受歡迎。PCIe 即將出現(xiàn)，將是支持高性能應用程序的不錯選擇。

耐力：最后，在汽車中，就像在IIoT中一樣，耐用性也很重要。車輛會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，這可能導致大量的讀取和寫入操作。確保正在使用的存儲的 TBW 容量適合你正在構(gòu)建的設備的預期壽命。

元宇宙及其他領域的存儲

您可能不認為嵌入式設備在元宇宙中會發(fā)揮重要作用，但它們確實如此 - 從用于真正沉浸式虛擬現(xiàn)實（VR）體驗的3D耳機到更便攜的眼鏡，當用戶在現(xiàn)實世界中走動時提供增強現(xiàn)實（AR）體驗。這些設備利用嵌入式存儲，這帶來了自己的一系列考慮因素。

功耗：雖然我們?nèi)蕴幱贏R和VR設備開發(fā)的早期階段，但有一些一般準則。這些設備中的存儲將在很大程度上借鑒智能手機等移動設備的要求。功耗至關重要，因為它會影響電池壽命 - 這是消費者的主要關注點。

重量：在 AR 中，體重可能變得異常顯著。對于眼鏡等可穿戴設備，每一克都很重要。如果你的眼鏡只有12克重，即使增加一兩克也是一個明顯的差異。存儲設備的外形尺寸和尺寸會影響其重量，應予以考慮。

無論我們是否都會戴著AR眼鏡四處走動，有一件事是明確的：嵌入式計算的行業(yè)和用例的范圍正在不斷擴大。這意味著數(shù)據(jù)量將繼續(xù)增加，隨之而來的是對更多存儲的需求，以及比以往更快、更持久、更能抵抗環(huán)境因素的存儲。嵌入式系統(tǒng)設計人員最好不要讓存儲成為事后的想法，并在規(guī)劃下一代物聯(lián)網(wǎng)時從一開始就考慮存儲。

審核編輯：郭婷