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天碩工業級M.2 NVMe SSD固態硬盤LDPC糾錯引擎升級

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 04:23:17 來源:天碩

一次微不足道的數據錯誤,可能導致數十萬的虧損風險。在嚴苛的工業環境中,數據的精準不是優選項,而是生死線。天碩 (TOPSSD) 憑借自研主控芯片和深厚的固件技術積累,結合自研4K LDPC ECC算法,將產品的UBER(不可糾正錯誤比特率)降至超低的 10^(-17),為核心數據鑄就堅不可摧的屏障。

天碩G55 Pro M.2 NVMe工業級固態硬盤以自研PCIe Gen3x4主控+100%純國產元器件實現了3600MB/s高速讀取,-55℃~85℃的超寬溫域穩定運行;以硬件級PLP掉電與固件協同保護全盤,支持智能軟銷毀功能。產品設計滿足工業級抗振耐衝擊標準,擁有200萬小時+ MTBF高可靠認證及GJB2017體係背書,精準契合國產化存儲對高性能、高可靠、高耐用的嚴苛需求。該產品已廣泛應用於智能製造、雷達係統、電力等領域。

壞塊

要理解SSD為什麼需要ECC (Error-Correcting Code;糾錯碼),就需要先理解什麼是壞塊。壞塊指含有一個或多個無效位的內存塊,可能出廠即存在或在使用中產生,導致數據不可訪問、容量降低、性能下降,直至設備故障。

NAND閃存性能下降和位錯誤

為了管理壞塊,固態硬盤會通過編程實現 ECC 和 NAND 塊映射。當檢測到壞塊時,壞 塊(kuai)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)將(jiang)傳(chuan)輸(shu)至(zhi)空(kong)閑(xian)塊(kuai),並(bing)執(zhi)行(xing)特(te)定(ding)的(de)糾(jiu)錯(cuo)碼(ma)來(lai)檢(jian)測(ce)和(he)糾(jiu)正(zheng)位(wei)錯(cuo)誤(wu),以(yi)減(jian)少(shao)無(wu)效(xiao)數(shu)據(ju)。隨(sui)著(zhe)單(dan)元(yuan)尺(chi)寸(cun)縮(suo)小(xiao)和(he)每(mei)單(dan)元(yuan)比(bi)特(te)數(shu)增(zeng)加(jia),以(yi)下(xia)因(yin)素(su)會(hui)加(jia)劇(ju)性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang)和(he)誤(wu)碼(ma)率(lv)上(shang)升(sheng):

(P/E)周期:寫入和擦除的恒定周期要求對NAND單元施加高壓,從而在隧穿氧化層上造成應力並削弱隧穿氧化層。這會導致電子從浮柵泄漏,NAND閃存單元性能下降。

每單元更多位: 新的閃存技術為提高密度,每單元存儲更多位會縮小電壓閾值分布的間隙,引起電壓偏移,並因單元間更緊湊而產生幹擾,導致誤碼。

天碩NAND閃存設備中的錯誤檢測和糾正

ECC是糾正NAND錯誤的關鍵技術。與其他采用簡單糾錯算法的產品不同,天碩G55 Pro M.2 NVMe SSD所使用是更高級的機製:天碩自研的4K LDPC ECC。

LDPC(低密度奇偶校驗)

LDPC碼,也稱Gallagher碼,它們具有解碼軟位數據和硬位數據的能力。在Gallagher的論文中,低密度奇偶校驗碼被定義為“一種校驗矩陣中1的分布非常稀疏的線性二進製分組碼”,這意味著1比0要少。其具有以下優勢:

1.低解碼複雜度

2.能夠同時利用NAND中的硬位和軟位信息進行解碼

3.良好的短塊性能

4.為長塊提供“近容量”(接近香農極限)性能

LDPC碼是目前最先進的糾錯算法。而天碩自主研發的4K LDPC  ECC技術,則在原有技術基礎上進一步強化,實現了更低的數據錯誤率,增強了產品可靠性:

糾錯強度倍增:天碩的4K LDPC通過優化奇偶校驗矩陣密度和解碼算法,糾錯能力較傳統LDPC提升數倍,尤其在處理高誤碼率場景(如極端溫度、輻照環境)時表現更穩定。

適配高密度閃存:針對長江存儲等3D NAND的高密度架構,4K LDPC優化了電壓閾值分布偏移的容錯性,減少因單元幹擾導致的數據錯誤。

天碩的先進錯誤檢測和糾正技術,將數據出錯的可能性降至極限,為工業存儲產品帶來了更強大的可靠性。

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