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特别策划 | 工业存储,智能制造的“数据管家”

2021/9/30 19:14:18 浏览:1096

特别策划:针对行业突发事件的深度思考及访谈。

本期特别策划起因是由于今年特斯拉召回事件,而导致特斯拉召回部分汽车的原因则是一张小小的存储卡。

2021年,“缺芯”话题已经蔓延至存储行业,同时,在智能手机厂商为抢占华为空下的市场份额加大备货、手机容量提前扩容,PC、数据中心需求强劲,汽车行业复苏等需求带动下,存储行情一路看涨。据闪存市场ChinaFlashMarket数据,2021年全球存储市场规模将超过1500亿美元,增长26%,其中DRAM为910亿美元,NAND Flash为650亿美元。在这个千亿美元市场上,从销售区域来看,中国市场的重要性凸显。5G时代来临,智能家居、工业与汽车行业的小型数据存储卡领域得以更快发展。今年2月,特斯拉对部分汽车进行了召回,而深入了解其原因,竟是因为小小的存储卡不兼容。那企业又该如何选择到合适的存储卡呢?怀着对全球工业存储市场的好奇,工控网特意策划了一场关于工业存储卡的话题,分别采访了多家业内龙头企业。关于工业存储卡,你想知道的,都在这里。


一、工业级存储卡,高标准、高要求


SD卡( Secure Digital) 是一种可移动非易失性闪速存储器,并且拥有高性能接口。同时有小容量和大容量规格可供选择,在设计、生产和测试过程中均以承受极限工作环境为宗旨,并且还可改善系统的可靠性和耐用性。

存储卡可简单分为工业级和消费级,消费级存储卡重点在消费类数字设备,例如数码相机,数码录像机,手机与移动多媒体播放器。该领域常常使用商业级半导体设备,这些设备在使用中不需要达到工业级的温度与较宽的电压范围。对很多消费者来说很少关心产品的可靠性,稳定性与性能。

工业级存储卡主要是对系统持续存储,追求产品的可靠性,稳定性与性能。在相对恶劣的工作环境下,产品必须稳定与可靠,这迫使厂商在设计与生产存储卡时需要采取更高的技术、更轻的材料、更稳定的算法等。

WD: “工业存储卡由于往往应用于恶劣的环境中,故此对于稳定性有着较高的要求。在耐高温、使用寿命、产品质量以及生命周期方面皆比消费级存储卡有着更高的标准。”

工业存储卡往往需要具备以下主要标准:

1、控制芯片支持宽温标准-40℃~+85℃。

2、存储芯片擦写寿命3000-60000P/E。

3、具备防氧化,防尘,防湿,防静电功能

4、具备防震和抗冲击要求(震动1.5G,冲击2000G)。

5、具备掉电保护,防浪涌,过压,过流保护功能。

故此,制造厂商在设计工业级存储卡时往往会给予其更稳定的技术。

例如,金泰克工业提供工业级存储产品,采用PCIe3.0x4 单面板设计,速度更快、更轻薄小巧,MTBF可达100万小时,具备极强的稳定性,尤其是eMMC产品具备动/静态磨损均衡算法和增强的ECC纠错的优势,可以有效应对数据分布和数据纠错能力,以达到延长产品使用寿命和纠错算法提高30%的能力。


二、明确诉求、有效沟通,轻松get适合的存储卡

当我们提到工业市场时,一般分为两类:

一是狭义的工业市场,特指工厂自动化控制所需的工业电脑(IPC)市场;

二是广义的工业市场,例如轨道交通,泛指工业电脑以及众多与工业电脑有类似产品特性(如高稳定性、长寿命、恶劣的使用环境、数据安全等)的细分行业市场,如汽车、医疗、军事、航天等领域。

面对工控类设备作业现场环境较复杂,易受温度、温差、震动等较多因素影响,不少企业在选择工业存储卡时都在不同程度上不太清楚应该如何选择。

威刚工控:“企业选择工业存储卡时需要‘对症下药’。”

由于工业市场中存在环境的特殊性,这导致客户需求不同于消费领域。面对各种不同的细分市场时,客户在使用条件上也会有不同的需求。

例如:随着5G迅速发展,智能物流、远程医疗、自动驾驶、安防监控等垂直市场,需要处理越来越庞大且不断快速增加的数据量,针对此类用户,就需要选择大容量,低功耗,高速传输型存储卡,例如威刚推出的3D NAND技术打造出耐用可靠、稳定高效的存储产品。

而对于讲究大数据分析的物联网、AI、深度学习等应用场景,数据安全和保护则是选择产品的必要条件,此时就可以选择选择威刚的AES 256-bit加密技术并符合TCG Opal 2.0规范,可有效防止数据被不当窃取,守护客户的数据安全。

WD: “除了明确产品自身诉求外,还需要和厂家进行沟通。”

每一种工作环境所需要的存储卡需求都不一样,相比企业,厂商更清楚存储卡的性能与其所适应的环境。当企业明确了自身产品诉求后同厂商进行有效的沟通,这样也方便企业得到一款合适的存储卡。


三、技术+监测,让存储卡寿命更持久

尽管工业级闪存市场本身由于工业环境原因就要求工业存储卡必须有高可靠性,稳定性与性能,但存储卡也有因为种种原因而导致数据丢失的可能。

有报告显示:在经历了数据完全丢失而导致系统停运的企业中,有2/5再也没能恢复运营,余下的企业也有1/3在两年内宣告破产。也就是说,六成企业因数据完全丢失而倒闭。

故此,数据保护就显得格外重要。

金泰克:“对于工业存储产品来说,在产品设计之初会考虑工业使用环境的复杂性和工业产品的持久性。”

厂商在产品设计时会采取不同的技术来进行数据保护。

例如金泰克工业在设计时会采取主动读干扰替换技术以及无预期掉电保护技术。主动读干扰替换技术,该技术可以提前发现并规避数据干扰;无预期掉电保护,这使存储卡拥有超过10万次的异常掉电承受能力。

而威刚采用PLP(Power Loss Protection)断电保护技术以及ETEP(End-to-End Data Path Protection)端对端资料路径保护,这两种技术可以即时侦测并更正错误资料,确保其于各环节的完整正确与安全性同时具备优异的耐用度、可靠度和相容性。

除了在存储卡本身上使用技术来进行保护,企业还可以对存储卡使用情况进行实时监控,通过实时监控可以让企业掌握存储卡的健康状况、使用寿命以及存储阈值等情况,企业可以根据数据的反馈来确认存储卡本身是否完好。

随着数据安全越来越被重视,许多厂商会配套监测功能,例如西部数据在工业级的卡片和金融产品上都提供相应的监控功能以便企业对产品进行健康监测;威刚也有SSD Toolbox软件可为客户提供多种途径来监控及管理各SSD的状况。

除了厂商提供的配套监测功能外,emmc协议有关于寿命的寄存器可以查询,可以通过读取EXT-CSD的寄存器信息,获取emmc的寿命使用情况。

 

四、存储卡和黑匣子,关系不大


提及数据保护,不得不提一下闪存市场上让人不明觉厉的“黑匣子”。

目前常见的“黑匣子”在汽车、飞机、地铁等常被用来记录行驶记录等相关数据,但在部分特殊的工业行业中,也会使用黑匣子。

黑匣子(black box)是电子飞行记录仪的俗称。用于记录飞机飞行和性能参数的仪器。黑匣子的外壳具有很厚的钢板和许多层绝热防冲击抗压保护材料,通常安装在飞机尾部最安全的部位。记录介质也从磁带式改进成为能承受更大冲击的静态存储记录仪,类似于计算机里的存储芯片,防止黑匣子在空难中遭到损坏。

作为核心存储介质而言,黑匣子与普通工业存储卡皆需具备大容量来存储庞大的数据,在存储数据的本质上二者差别不大,只是二者在保护存储数据的安全性的方式上不同。

工业存储卡更多的是采取上文所述的技术来进行数据安全的保护,而黑匣子在技术防护之外还需要采取耐燃烧、耐高温的外壳,防火内衬,-40~85℃的耐宽温规格等物理防护。

WD:“尽管二者都需要考虑存储数据的安全性,但是存储卡和黑匣子还是完全两个不同层面的产品。

由于黑匣子是飞机数据客观、真实、全面的记录者,是飞机失事后查明事故原因的最可靠、最科学、最有效的手段,故此黑匣子需具有抗强冲击、抗穿透、抗高温火烧、抗深海压力、耐海水浸泡、耐腐蚀性液体浸泡等特种防护能力。

为了保证黑匣子能完整的将周边信息存储完好,黑匣子在设计时采用了多种结构,存储方式也不是单一的存储方式,而存储卡更多地是提供一种存储的基本介质。


五、速度和容量是不兼容的罪魁祸

特斯拉在2018年3月前生产的Model S和Model X车辆中,部分旧型MCU会因为8GB eMMC的使用耗损而造成功能异常。eMMC支援车辆的中央显示器,而8 GB eMMC功能异常可能导致中央处理器某些功能无法使用或持续性显示空白,车辆可能会发出警示已通知记忆体储存装置性能下降。因此于今年2月召回以更新软件,并将8GB eMMC升级至64GB。

尽管大部分厂商在接单、大量生产前会先确认客户的用途,以提供更适合的产品,并将产品提前送样测试,以提早杜绝零件或软硬件相容性问题,但依然可能会发生产品与存储卡存在不兼容的情况。

WD:“排除存储卡本身的问题外,无非就是两种原因,一种是容量,一种是速度。”

部分特殊的应用、设备对存储卡的容量存在一定的要求,例如部分行车记录仪只支持8G-32G容量的存储卡,若个人或企业在配置时配置了内存不在该范围内的存储卡很可能导致系统不能识别。

尽管在商业级存储卡中8G-16G是一个相对较小一点的容量,但对于基本不需要存储视频数据的工业行业而言还是算较大的容量了。行业导致很多企业在选择产品时产生了误解,选择了较大容量的存储卡从而导致存储卡存在不兼容的情况发生。

除此之外,由于科技发展,技术的迭代,存储卡的读写速度也在加快,加之存储卡本身的读写速度是分级别的,这导致部分快速设备不能支持慢速卡的读写,故此厂商在更换硬件时需要注意该设备是否能与原先的存储卡兼容。


本期有关工业存储卡的相关内容就到这里了,大家还想了解哪些领域的事情呢?可以在下方评论区留言哦,我们凑齐一波就可以开始第二期了哦~

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