IMHO, копать не перекопать.
1. Оптимальная структура управляющего софта - оптимизация на скорость или память в зависимости от задачи (специфика обмена) . Доказать, что именно предоженная схема выделения буферов и т.д. оптимальна. Несмотря на кажущееся изобилие всяких файловых систем их никто толком не анализировал с научной точки зрения.
2. RAID внутри одной микрухи. ECC внутри сектора - это хорошо, но он может сдохнуть целиком. Соотвественно, если выбрать максимально далеко расположенные друг от друга (метрика расстояния - отдельная глава!) сектора, можно продлить кайф.
3. RAID на несколько микрух. Оптимизация кодирования в этом случае.
С Вас

. Тут на докторскую хватит при желании.