SSD 测试用例及实现方法专题(1)

说明

测试内容

一、硬件测试部分总结

首先要说的是SSD由硬件模块组成。(消费水平和企业水平有一些差异) 核心模块主控制器：消费级SMI、marvell、Maxio、瑞昱等厂家的主控，SATA 和Nvme Pcie3.0。国内企业级华为海思H181x系列等。特别是在实际速度上nvme在协议中，制控相关)和后端Nand Flash 接口速率（CH/CE）影响。虽然目前国内有很多企业级的自称SSD该方案的主控厂，但目前已知，出货量仍较少。基于一些八卦，英韧科技的企业级主控部分在铠侠企业级SSD应用，而像Memblaze 企业级SSD主控方案更像是镁光技术团队所做的。Dera 和 大普威做企业级SSD 产品的主控方案也应该类似于拿Core 二次开发源码。芯片烧钱，没有稳定渠道出货的公司做企业级主控芯片，几乎是绝望的。 Nand Flash: 大部分消费水平都是用的GD其他颗粒也有很多用途AF、AR等等级的颗粒（网络上俗称的三金一云），一分钱一分货。在Nand Flash 大部分接口速为800M目前最高不超过1200M；企业级基本使用原厂颗粒，与消费级的主业区别在于PE cycle 高质量控制，接口速率基本可达1200M以上。Nand Flash 质量决定了硬盘的寿命和出错的概率。企业级对数据安全要求很高(入门级企业级)eTLC），OP大，有Raid 保护功能。后期消费水平基本靠主控纠错算法维持。消费级SSD在生命后期，如果使用后期容量剩余空间较小Nand 差，不能用SLC Cache ，性能无法恢复到峰值。这就是为什么网上说不能买整容(120GB、240GB）最好买足容(1288GB、256GB）。(如果有人想详细说明Nand 分级知识和货源渠道，可以留言)。在华南的一些模块厂，通过SMI的Turn Key企业级方案SSD，存在很大的问题，主要原因就是在Nand 质量方面，拿一些etlc的flash 找一些封装厂自封，虽然可以使用，但不能达到企业级的寿命考验。 Dram : 一般不带消费水平Dram，或者带1个小Dram，试验性能不平滑。会带上企业级Dram ,保证稳态性能的平滑。这也是由于应用场景定位差异造成的。现在有很多消费水平nvme SSD 有带Dram ,如三星970 evo pro，价格会相对于不带Dram方案要高得多，比如WD的蓝牌 SN550。 电源：独立电源优于分离电源。企业级SAS、SATA，nvme SSD通常采用12V（8639）供电，供电有服务器电源提供，电源品质好。5通常用于消费水平V、3.3V（M.2）供电，有PC供电质量取决于各主板厂的良心。从测试情况来看，PMIC方案更好，售后维修难度大大降低。从我个人的角度来看，唯一的缺点是成本更高。 备电电容：企业级有，消费级无。当然，这不是绝对的，在企业级SSD上，对于PLP以及PLD需求高于消费水平，以处理意外断电，数据可以正常写入Nand中。企业级有用的钽电容器通常用作PLP的方案，如Toshiba的XD5 M.2 超级电容器在方案中也有用，比如Intel P5510。 NorFlash:看产品方案，少数消费水平SSD是的，对数据恢复有很大帮助。企业级应为数据安全、数据恢复、业务升级回归等应用场景的标准配置。 带外管理电路：企业级独有。当前SATA支持热插拔，消费水平PCIE暂未支持。企业级SSD PCIE该方案支持通知式热插拔和暴力热插拔。带外管理模块会涉及到与服务器端的相关信息通讯。在Nvme MI 协议规范上有标记Host 这个信号通道可以通过这个信号通道进行SSD设备管理，Administrator commands 目前企业级常见SSD所有制造商都支持此功能。  备注，目前看到的国产SSD，特别是在消费层面SSD，电气特性的测试水平和强度总体情况较低。有很多模块厂甚至不会测试这些，走路turn key方案中的拿来主义只负责贴片开卡的生产和发货。一旦形成一旦形成，强出头做企业级也是害人害己。 

1.1主控测试

1. IP 协议测试Pcie 3.0 ，测试各条lane带宽、眼图、抖动、误码率和Pcie 3.0 相关协议规范的信号质量、顺序等。通常，示波器会销售相关的协议测试软件，测试人员需要调整测试socket，并通过串口或其他调适口对芯片下达正确的测试命令。测试完成后将直接生成测试报告。
2. 芯片应力测试。通常涉及温升、文冲、高低温等。这个测试直接关系到产品规格最终能达到的工作温度范围。
3. 老化测试。通过软件平台获取当前芯片状态数据，通过模拟软件加速老化，然后编写芯片生命末端信号测试和功能测试。
4. 对接nand 端的 ONFI，对接DDR 端的DDR4等等。
5. 主要是模拟数字信号测试ADC接口状态。
6. 如果主控芯片内置温度传感器，则需要进行测试和验证
7. 注入故障指令进行测试
8. T10/DIF测试

每个主控芯片出厂时，消费级都会由封测厂进行FT测试后，封闭测试厂筛选主控，区分主控等级，哪些可以做工业宽温，哪些可以做普通消费水平，哪些可以做高工程水平。专业企业级SSD主控严格要求主控质量。

1.2 Nand Flash 测试

Nand Flash当前测试与主控测试相同。通过市场样品选样测试的数据调整消费级主控厂RDT通过实际测试限制相关圈数、速率等参数Nand 接口塑料范围及BBT管理。消费级下游模块厂只通过获取主控厂给出的固件和硬件方案RDT 筛选、二次开卡抽选进行测试，测试完成后即可发货。 企业级SSD则是在新款Nand 在设计初期，将与之合作进行调试开发。通过专业平台测试获得Nand固件调试的质量和产品方案供研发（WL,WA,PE CYCLE、BBT等数据模型)。在Nand正式回片后，测试正式展开。 以下是一些常见的测试case: 1.硬件测试部分，安装产品规格书进行测试，给出控制信号时序，读写终端眼图质量、频率、时钟信号等  拉偏试验按产品规格进行，要求信号质量在规格范围内仍符合要求。 2.产品测试、成品调试、特定版本老化测试(消费级RDT），软件层面拉偏试验。 3.Nand质量测试在测试平台上通过测试脚本标记原厂Block 特定测试case，原厂统计PE CYCLE验证老化温度应力试验 4.成品端IO应用场景，应用场景模拟测试。 

1.3 外围设备的电气特性测试

在硬件电路设计中，根据不同的主控方案，会有不同的外围设备选择，所以硬件特性测试不完全相同，但大致可以分为以下类型的外围设备 1. Temperature Sensor 2. ADC 3. PMIC、DC-DC 4. NorFlash 因此，在测试中，设计测试用例应根据单板设计中的硬件电路组成进行。如PLP PLD将涉及模块PMIC的工作，boost-buck up，ADC转换精度等。如PLP PLD将涉及模块PMIC的工作，boost-buck up，ADC转换精度等作负荷下，PMIC的转换率。采用分离电源方案时DC-DC环路试验、相位裕量等。 会有一些IC通常与主控通信有关I2C,SPI等待通信协议，这些也将有专业的测试工具，大多数示波器可以支持销售协议测试软件，降低测试人员的操作难度，避免对协议理解不深或偏差造成的误解。