こんにちは、チームの皆さん、
NXPKW45データシートの表40に記載されているフラッシュメモリの信頼性仕様について、説明を求めています。
当社のアプリケーションには、 最低15年の寿命。現在、フラッシュメインメモリの最後の256KBを使用していますが、注記3によると、これは10万サイクルという高い耐久性を備えています。
表に示されている「最小値」に基づくと、耐久サイクル数とデータ保持期間の間には逆相関関係があることが観察されました。
- 100kサイクル時（ Tnvmretp100k T n v m re tp 100 k
最低保存期間は5年間です。 - 10kサイクル時（ tnvmretp10k t n v m re tp 10 k
最低保存期間は10年です。 - 1kサイクル時（ Tnvmretp1k T n v m re tp 1 k
最低保存期間は20年です。
15年間のデータ保持義務を考慮すると、以下の点が懸念事項となります。
- 15年間の保持期間におけるサイクル制限： 15年間のデータ保持期間を保証するために、セクターごとに許容される最大プログラム/消去サイクル数はいくつですか？
- 高耐久性ブロック衝撃： （10万サイクル用に指定されている）「最後の256KB」ブロックを使用しているという事実は、標準のフラッシュセクターと比較して保持動作を変えるのでしょうか、それとも同じ保持サイクル比率が適用されるのでしょうか？
弊社の利用状況を15年間の信頼性目標に合致させるために、さらに詳しい図表やドキュメントをご提供いただけますでしょうか。
こんにちは、 @Ensaf
ここに記載されているデータ保持期間は、指定されたサイクル数経過後の保持期間です。
例えば、Tnvmretp100kという数値は、10万回のサイクル後のデータ保持時間を示しており、これは最低でも5年間です。サイクル数を1万回に減らすと、データ保持期間は10年以上になります。一般的に、サイクル数が増えるほど、予想される保持時間は短くなります。
したがって、サイクル数が5000未満であれば、必要な15年を達成できる。
最後の256KBブロックについては、他のブロックと同じだと思います。
ありがとうございます。よろしくお願いいたします。
ウェンボ
しかし、表40では、最後の256KBブロック（N_nvmcyc256k）は最低10万サイクルの定格となっています。しかし、このブロックについては、サイクル回数が増加した後にデータを保持する専用の仕様は存在しない。ご確認いただけますでしょうか？
- 10万回のサイクル後、最後の256KBブロックのデータ保持時間はどれくらいですか？
- 256KBのブロックは、15年間のデータ保持を保証しつつ、より多くのサイクルに耐えることができるだろうか？
こんにちは、 @Ensaf さん。
最後の256kBセクターは、最大XKサイクル後のデータ保持に関して、異なる数値を示すとあなたは考えているようですね。
しかし、そうではない。
表が示している内容は以下のとおりです。
-
10万回のサイクル後、最後の256KBブロックのデータ保持時間はどれくらいですか？
表から、10万回のサイクル後の最後の256kBブロックの最小データ保持期間は5年であることがわかる。他のフラッシュメモリと同様です。
-
256KBのブロックは、15年間のデータ保持を保証しつつ、より多くのサイクルに耐えることができるだろうか？
最後の256kBブロック、およびフラッシュメモリの残りの部分は、15年間のデータ保持を保証するために、サイクル数が5k未満である必要があります。
これでより分かりやすくなったでしょうか。
よろしくお願いいたします。
アレックス
念のためまとめておくと、物理的な空き容量があり、かつ最大耐久性限界（特定のブロックにつき10万サイクル）に達していない限り、フラッシュメモリには最長15年間書き込みを続けることができます。
こんにちは、 @Ensaf さん。
あなたはこれを正しく理解していません。
フラッシュメモリへの書き込みを最大15年間維持したい場合は、使用するメモリセクターに対して5K未満の書き込み（サイクル）を実行する必要があります。
耐久性制限（最後の256kBセクターで10万サイクル）は、データの整合性を維持できるサイクル数を表しています。これは、10万回のサイクルで最大15年間使用できるという意味ではありません！
改めて、すべてのフラッシュセクターにおいて当社が保証する最低限の容量を以下に示します。
- 最長20年：1,000サイクル
- 最大15年間：5Kサイクル
- 最長10年間：1万サイクル
- 最長5年間：10万サイクル
あなたが自問すべきことは以下のとおりです。
システムは1年間に何回書き込みを行いますか？
システムが年間1000サイクルを書き込むとしましょう。
それは次のことを意味します。
- 1年経過後、システムは最低20年間のデータ保持が保証されます。
- 5年目以降は、最低15年間のデータ保持が保証されます。
- 10年経過後、システムは最低10年間のデータ保持が保証されます。
- 15年経過後、システムは最低でも10.5年間のデータ保持が保証されます。
- 20年経過後、システムは最低9年間のデータ保持が保証されます。
この例が、考慮すべき事項とデータ保持期間の決定方法をより分かりやすく説明していることを願っています。
よろしくお願いいたします。
アレックス
お客様からの返信
詳細な説明をありがとうございました。理解を深めるため、以下の例と定義について確認させてください。
- 確認例：
1時間ごとに増加するカウンター（1日あたり24回の書き込み）を実装し、1回の書き込みにつき16バイトのペイロードを使用する場合：
- 容量： 8KBセクター1つは、満杯になるまでに512回の書き込み（ ）を保持できます。
- 所要時間： 1日24回の書き込みの場合、1つのセクターを埋めるのに約21日かかります。
- サイクル使用： 21日後には、セクターを消去するために消去を実行する必要があります。これは1回の株価収益率（P/E）サイクルとしてカウントされます。
- ウェアレベリング： 2セクター（合計16KB）を使用する場合、約42日ごとに各セクターで1回の消去処理を実行します。
以前のメールで、15年間で1日あたり18サイクルという制限について言及されていましたが、今回の具体的な使用例（21日に1回の消去）は、保証された制限の範囲内です。この理解は正しいでしょうか？
- 「サイクル」の定義：また、「18回のプログラム/消去サイクル」とは、 18回の完全なサイクル（1サイクル＝1回の消去＋その後の当該セクターのプログラミング）を指すという理解でよろしいでしょうか？
プログラム操作でセクタがいっぱいになった後、セクタを0xFFFFFFFFまで消去せざるを得なくなった場合にのみ、「サイクル」が消費されることを理解しています。したがって、16バイトずつの書き込みを512回行っても、セクターが最終的に消去されると、消費されるP/Eサイクルは1回だけとなる。これは正しいですか？
よろしくお願いいたします。
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エンサフ・アテフ
こんにちは、 @Ensaf さん。
KW45リファレンスマニュアルでは、メモリの耐久性について詳しく説明しています。
また、脚注2では、セクターサイクル耐久性は、-40 °C ≤ Tj ≤ 125 °C における単一セクターでのプログラム/消去サイクルの数を表すと定義されています。
したがって、サイクルとは消去操作とそれに続くプログラム操作を表す。
1サイクルとは、対象のフラッシュ領域を1回消去し、その後再度1回プログラムすることを意味します。
つまり、あなたの理解は正しく、これはあなたの2番目のポイントを裏付けるものです。2 . 「サイクル」の定義
最初の項目1. 例の確認について、あなたが提示した例は有効です。
しかし、あなたが誤解している点が一つあります。
1日18サイクルというのは、15年間のデータ保持と運用を実現するために満たすべき条件の一つに対する答えです。
これはサイクル耐久性に関する答えではありますが、データ保持に関する答えではありません！
データ保持期間については、以下の表に値を示します。
|
時間帯 |
期間中に許可されるサイクル数 |
年間平均サイクル数 |
1日あたりの平均サイクル数 |
|
0歳から5歳 |
0 → 1k |
200ドル以下/年 |
約0.55 /日 |
|
5歳から10歳 |
1k → 10k |
年間1,800ドル以下 |
1日約5回 |
|
10歳から15歳 |
10k → 100k |
18,000ドル以下/年 |
約50/日 |
これらの数値は、自転車の耐久力に関する数値よりも厳しい基準となっている。したがって、自転車の耐久力に関する数値よりも、これらの数値を参考にした方が良いでしょう。
理想的には、15年以上のデータ保持を保証するために、年間200回以下のサイクルを実行する必要があります。
しかし幸いなことに、ご提示いただいた例では、この要件も満たしています。
- ウェアレベリング： 2セクター（合計16KB）を使用する場合、約42日ごとに各セクターで1回の消去と1回の書き込みを実行します。
- 365日（1年）÷42日（例の1P/Eサイクル）＝約8.69P/Eサイクル/年＜推奨200サイクル/年
これは保証範囲内の例であり、あなたの理解は正しいです。
追加情報が必要な場合や、不明な点があればお知らせください。
よろしくお願いいたします。
アレックス
こんにちは、 @Ensaf さん。
一貫性を保つため、ここにも情報を提供します。
矛盾する情報はないと思いますが、データシートに記載されたデータとNXPのエンジニアによるデータの解釈に誤りがあると思います。
それでは、ここで全員一緒にやり直しましょう
まず、あなたがここで共有してくれた図表が気に入りました。
NXP DSのデータによると、まさにこれが我々に伝わる内容だ。
DSで提供されるデータに関して、考慮すべきもう1つの要素があります。
- 最後の256kBセクターを除くすべてのフラッシュセクターにおいて、最低保証耐久性は1万サイクルです。
- 最後のフラッシュメモリ256kBセクターにおける最小保証耐久性は10万サイクルです。
これは、最後の256kBフラッシュセクターを使って不揮発性データを保存するための重要な情報です。
さて、あなたの計画によれば、あなたはヴァレオの期待を台無しにしてしまったことになります。
データの完全性を維持したまま、15年間のデータ保持を希望されるのですね。
ここで本当に重要なのは以下の点です。
- 15年で10万サイクルに達するまでに、システムは年間/月間/日間で何サイクル処理できますか？
- キーフォブ／カーアンカーが故障した場合、15年間のデータ保持期間を遵守するために、システムは年間／月間／日間に何回のサイクルを実行できますか？
質問1への回答を提供するには：
- 10万サイクル＝15年（これが目標値です）
- XKサイクルは1年間ですか？
- X = 100K / 15 = 6.666Kサイクル/年
- X = 6666Kサイクル / 12 = 555サイクル/月
- X = 555サイクル / 31 = 17.92サイクル/日
1日に約18回未満のプログラム/消去サイクルを実行すれば、フラッシュメモリの最後の256kBに保存されているデータの完全性を15年間保証できます。
質問2への回答として、上記で得られた6,666Kサイクル/年を例にとってみましょう。
- 1 年目: 年間 6,6666K サイクルが実行され、システムが停止した場合、データシートが保証できるデータ保持の最小値は 6,666K < 10K = 10 年 + 1 年間の運用 = 11 年です。これは15年という目標を満たしていません。
- 2 年目: 過去 2 年間で 6,666K サイクル * 2 = 13,332K サイクルが実行され、システムが停止した場合、データシートが保証できるデータ保持の最小値は 13,332K < 100K = 5 年 + 2 年間の運用 = 7 年です。これは15年という目標を満たしていません。
データ保持は製品寿命にとって重要な要素であると、私たちは明確に認識しています。
主要原則
いずれの停止時点においても：動作時間＋保持時間（分@サイクル）≧15年
|
製品の製造年数（年） |
最大累積サイクル数 |
このレベルでの最低保持率 |
生涯保証 |
ステータス |
|
0 → 5 |
1kサイクル以下 |
20歳以上 |
≥ 20 + t ≥ 25 年 |
|
|
5 → 10 |
≤ 10kサイクル |
10歳以上 |
≥ 10 + t ≥ 15〜20 年 |
|
|
10 → 15 |
10万サイクル以下 |
5歳以上 |
≥ 5 + 15〜20年≥ |
|
|
15以上 |
該当なし |
不要 |
要件は既に満たされています |
— |
これにより、理論上の年間サイクル数は以下のようになります。
|
時間帯 |
期間中に許可されるサイクル数 |
年間平均サイクル数 |
1日あたりの平均サイクル数 |
|
0歳から5歳 |
0 → 1k |
200ドル以下/年 |
約0.55 /日 |
|
5歳から10歳 |
1k → 10k |
年間1,800ドル以下 |
1日約5回 |
|
10歳から15歳 |
10k → 100k |
18,000ドル以下/年 |
約50/日 |
これはあくまでも、KW45のデータシートが最低限保証できる内容です。
データ保持時間は、サイクルごとに線形的に低下すると想定できます。
- 1K（20年間のデータ保持）から10K（10年間のデータ保持）へ：1Kサイクルごとに1年分のデータ保持期間が削除されます
- 10K（10年間のデータ保持）から100K（5年間のデータ保持）へ：10Kサイクルごとに0.5年分のデータ保持期間が削減されます。
しかし、これはあくまで推測であり、NXPはこのデータの正確性を保証するものではありません。この前提を考慮に入れると、年間サイクル数に柔軟性を持たせることができる。
これが、上記の表がNXPが15年間の運用を保証できる理由です。
設計の堅牢性を高めるために：
- 埋め込む：
- ウェアレベリング/ EEPROMエミュレーション： KW45B41ZとK32W148のAN14746 ： EEPROMエミュレーションを確認できます
- セクターごとのサイクルカウンター
- オプションの更新メカニズム（データを定期的に書き換えて保持期間をリセットする）
- ハイライト：
- 最後の256kBブロックは耐久性（100k）を向上させるだけです
- 保持曲線は改善しません(保持率と周期の関係は同じです)。
これでご理解いただけたでしょうか。
追加情報が必要な場合や、不明な点があればお知らせください。
よろしくお願いいたします。
アレックス