NAND 快閃記憶體並非簡單的讀取/寫入媒介。還需要執行下列幾種演算法，來維持產品使用的可靠性：NAND 區塊管理、故障區塊管理、錯誤控制和磨損平衡。現今的 NAND 快閃記憶體是透過儲存裝置上的演算法進行管理，而非在主機處理器上進行。這對使用者而言是個優點，因為能讓主機對 NAND 的管理不那麼複雜，並簡化產品支援及維護的方式。
如果主機對 NAND 快閃記憶體的寫入效率低，可能導致它提前結束使用壽命。對 NAND 讀取和編程操作來説，最小單位是頁，但頁無法進行擦除。NAND 只能針對由多個頁面組成的區塊進行擦除。因此，必須先對區塊進行擦除，才能對頁進行覆寫。隨著使用次數和時間增加，區塊可能會達到耐用度極限而無法使用。也有可能存在缺陷，導致提早故障。
NAND 快閃記憶體可用程式化擦除的週期次數有限。如果達到耐用度極限，表示裝置變成「EoL」(產品壽命結束) 狀態，不再具備可靠性。NAND 單元的耐用度因模式不同而異。
單層式儲存 (SLC) 模式：這種模式的耐用度高，且容錯率也高。
|
eMMC LBA 512B Sector Address |
NAND Page & Block Address |
| 0:31 | Blk10, Pg101 |
| 32:63 | Blk10, Pg102 |
| 64:95 | Blk10, Pg103 |
| 96:127 | Blk10, Pg104 |
| 128:159 | Blk15, Pg57 |
| 160:191 | Blk8, Pg129 |
| 192:223 | Blk10, Pg107 |
| 224:255 | Blk22, Pg88 |
eMMC 讀取和寫入的邏輯單元大小是 512 位元組，非物理單元。扇區位址稱為邏輯塊位址 (Logical Block Address) 或 LBA。當修改資料時，擦除整個區塊並不實際，這會導致未變更的頁出現不均勻而低效率的磨損情況。此時邏輯塊位址和物理區塊位址 (Physical Block Address，PBA) 映射方法可將每次寫入大小縮小，來平衡各區塊磨損情況，稱之為動態磨損平衡。藉由位址轉換表，將 LBA 映射到 PBA。此過程能平衡區塊磨損情況，並提高寫入速度。
映射位址的過程如下：
小量寫入、隨機、頁不對齊是導致寫入放大的最大來源。為了讓 WAF 降到最低，寫入時應以頁大小為單位的倍數對齊頁的邊界。此最佳化單元大小是擴展 CSD 寄存器的最佳寫入大小。
決定寫入總量 (TBW) 的公式很簡短：
根據主機系統的寫入模式不同，WAF 通常介於 4 到 8 之間。例如，大量資料連續寫入時，WAF 較低；小量資料在區塊隨機寫入時，WAF 較高。這種情況通常會讓儲存裝置提早故障。
例如，耐久度係數 3000 和 WAF 8 的 4GB eMMC 等同於：
eMMC 裝置的 TBW 為 1.5 TB。因此，裝置在達到 EoL 狀態前，我們可以在產品的整個生命週期中寫入 1.5TB 的資料量。
請先估計相關裝置的每日使用量，才能算出您的 TBW 需求。例如，每日寫入資料量 500MB 的工作負載，預計產品使用壽命為 5 年，則裝置的 TBW 必須大於 915GB。
TBW 可用來確認裝置允許的最大 WAF 值，公式是 TBW = (DC * EF) / WAF。如果您的裝置使用壽命無法達到產品應用程式的目標 TBW，您可以想辦法改善。可考慮將其設為 pSLC (Pseudo Single Level Cell) 模式，將 TLC 或 MLC 轉換成 SLC，耐用度可提高 10 倍。然而，這會大幅降低可使用的容量：單元件雙位元 (two-bit-per-cell) 的 MLC 裝置為 50%，而三位元的 TLC 裝置則為 66% 以上。如果您不滿意這種解決方案，選擇容量更大的裝置來處理相同的工作，這樣也會有所幫助。兩倍容量的裝置就等於有兩倍 TBW。
Kingston 的 eMMC 演算法可做到低寫入放大係數。我們提供多種模式供選擇，在效能、使用壽命和可靠度之間達到平衡。EXT_CSD 中的 JEDEC 使用壽命預估工具是所有 eMMC 裝置都具備的功能，可用來監控裝置使用壽命。根據裝置的耐用度，會再加 10% 數值作為數據報告中的使用壽命。一個工具會顯示 TLC 或 MLC 配置 NAND Flash 區塊的使用壽命，而另一個工具會顯示 pSLC 模式配置的區塊使用壽命。Kingston 的 eMMC 裝置也具備供應商指令，可回報裝置的區塊使用壽命。這些工具都比 JEDEC 提供的工具更加精確，但需要一些開發軟體才能使用。或者，您也可以將手邊的舊裝置送回 Kingston，進行更全面的分析。
#KingstonIsWithYou
要規劃適當的解決方案需要對您的專案和系統需求有通盤了解。讓 Kingston 專家助您一臂之力!
瞭解如何管理現今裝置中 eMMC 的快閃記憶體，以及其與使用壽命的關係，是非常重要的事。本指南有助於系統設計者和工程師瞭解如何在其系統設計中估算並驗證 eMMC 儲存裝置的使用壽命。
Premio Inc 與 Kingston 合作，打造應用於工業用途的耐用型運算解決方案。
Kingston 工業級記憶卡具備許多功能，例如故障區塊管理和平均耗損技術。
瞭解 Signpost 選擇 Kingston SSD 固態硬碟和記憶體來支援其教育解決方案的原因。
South Seas Data 憑藉著 Kingston 的可靠產品，成功站穩技術服務供應商的角色。
在本電子書中，我們將與產業專家探討資料儲存的發展歷程，及其未來發展方向。
工業用 SSD 固態硬碟 固態硬碟適用於工業級系統建置商SSD 固態硬碟已經認證，故可以添加到系統的物料清單中。
Kingston 幫助 WolfVision 為公司和組織實現混合型會議。
閱讀我們的電子書，了解數位轉型的興起和未來。
