アプリケーションに適した堅牢な産業用 SD カードを選択する方法

Author ヘンリー・サン | 2022 年 5 月 9 日 | 全て, 組込

堅牢なセキュアデジタル (SD) カードは、極限の条件でも動作するように設計されています。データや機能を損なうことなく、高温と低温、振動と衝撃、砂利と微粒子、腐食性物質とガスに対する高い耐性を備えています。

これらは、より高度な信頼性と可用性が必要とされるミッションクリティカルな産業環境で使用されます。たとえば、飛行機で使用される SD カードは、最高のパフォーマンスを発揮しながら、飛行中の一定の振動や乱気流、急速な高度の変化に耐える必要があります。

頑丈な SD カードは、「高密度」アプリケーションでの可用性を最大限に高め、ダウンタイムを最小限に抑え、ROI を向上させるために、長期間にわたって信頼性の高いパフォーマンスを発揮できる丈夫な高品質コンポーネントで作られています。商用グレードの TLC NAND は十分な信頼性を提供できますが、堅牢な SD カードは通常、各書き込みサイクル中のエラーの可能性が低いため、工業グレードの TLC NAND、または pSLC モードを備えた商用グレードの TLC NAND で構成されています。工業用グレードの TLC ベースの頑丈な SD カードは、-40°C ～ 85°C の温度範囲に耐えることができます。容量に関しては、16GBから256GBまで利用可能です。

産業用SDカードとは何ですか?

シナリオによって使用される用語は異なる場合がありますが、産業用 SD カードは、より高いレベルの耐性を備えた頑丈なカードです。工業用グレードの TLC フラッシュは、その優れたパフォーマンスとセキュリティ機能により、工業用 SD カードのゴールドスタンダードです。

産業用 SD カードの別の実装タイプは、産業グレードのコンポーネントとしてページ書き込みモードを備えた pSLC (擬似シングルレベルセル) に基づいています。 pSLC は、セルのトップ状態とボトム状態のみを使用するように NAND を制御する方法です。 TLC によるセルのクロストーク、データ破損、読み取り妨害、電力損失、データ保持の問題を軽減するのに非常に効果的で、SLC NAND とほぼ同じ信頼性を実現し、その結果、産業グレードの製品ラインに広く適用されています。

産業用 SD カードの差別化要因は、ロックされた部品表 (BOM) です。これにより、新しい製品番号や事前通知を発行することなく、メモリカードまたはコントローラの重要なコンポーネントを変更できないことが保証されます。これにより、予期しない障害が防止され、製品設計者が新しいメモリカードへの移行をより適切に計画するのにも役立ちます。

堅牢な SD カードまたは産業用 SD カードを選択する際に考慮すべき重要な要素

堅牢な SD カードまたは産業用 SD カードを選択する場合は、短期的なコスト削減ではなく、ビジネスプロセスと総所有コスト (TCO) への全体的な影響を考慮する必要があります。企業メーカーが特定のデバイスまたはシナリオ向けに堅牢な SD カードを選択する際に評価する必要があるさまざまな点を次に示します。

容量と速度
すべての産業用アプリケーションが大容量のストレージや超高速のデータ転送を必要とするわけではありません。ただし、他のストレージデバイスと同様に、速度とサイズが SD カードのパフォーマンスのベンチマークであることに変わりはありません。保存および処理する必要があるファイルのデータタイプとサイズに応じて、ほとんどのベンダーは、さまざまなパフォーマンスクラスと密度のプレーナまたは 3D NAND フラッシュテクノロジを使用する頑丈な SD カードを提供しています。
産業用 SD カードにとって、高速データ転送はもはや便利なものではありません。 Phison は、さまざまな主要な車載録画カメラやインフォテインメントシステムメーカーに高性能 pSLC ソリューションを提供することで、特に自動車分野におけるこの分野のパイオニアです。これらのアプリケーションでは、安全性と信頼性を確保するために高性能と低いエラー率が必要であり、Phison の産業用製品ラインナップはまさにこれらのアプリケーションに最適です。

信頼性と耐久性
産業用の機械や装置は、24 時間、年中無休で稼働する傾向があります。設置場所や環境によっては、極端な温度、湿度、水の浸入、移動や衝撃、電磁干渉 (EMI)、静電気放電、粉塵、その他の物理的ストレスにさらされる可能性があります。

さらに、SD は狭いスペースに詰め込まれ、頻繁に挿入および取り外しを行うと曲がってしまう可能性もあります。選択した頑丈な SD は、誤動作することなく、定められた寿命の間、乱暴な使用や極端な条件に耐えることができる必要があります。

カスタマイズ
SD カードがデータストレージを可能にする広範な使用例を考慮すると、選択したカードがアプリケーションやワークロードに適切なものであることを確認する必要があります。また、埋め込まれるすべてのデバイスやマシンと互換性があることも確認してください。データ処理の観点からは、顧客から委託されたデータを事前にロードし、サードパーティのデバイスやシステムで検証を実行する必要がある場合があります。

停電に対する保護
工業環境や商業環境でさえも、停電によって重要なプロセスが中断され、収益や評判の損失を引き起こす可能性があります。突然の電力スパイクや電力不足からミッションクリティカルなデータを保護することの重要性は、どれだけ強調してもしすぎることはありません。

産業用 SD カードには、電圧変動や突然または頻繁な停電時にデータの整合性を確保する、Sudden Power-Off Recovery (SPOR) と呼ばれるファームウェアバックアップメカニズムが備わっています。電源が再びオンになると、SPOR は保存されていない有効なデータを追跡し、回復します。

ヘルスモニタリング
オールフラッシュメモリには寿命があり、指定された回数だけ使用できます。 SD カードが切れてしまったときに、準備ができていないことに遭遇することは望ましくありません。優れたベンダーは、リアルタイム監視を提供します。健康消去数、不良ブロック数、スペアブロック数、残り寿命などのパラメータを使用して、データ損失を回避し、カードが寿命に達したときの交換計画を立てることができます。

Phison の SD カードには、カードの寿命と機能を最大限に高め、システムのデータの整合性を保護する「SMART」ヘルスモニタリングが付属しています。自動読み取りリフレッシュなどの機能は、バックグラウンドでブロックを動的にスキャンし、進行中の読み取り/書き込み操作に影響を与えることなく読み取り妨害エラーを防止します。

Phison には、その運用に組み込まれた伝説的な信頼性分析/障害分析 (RA/FA) 機能もあります。産業用 SD カードに問題がある場合、お客様は、リモートビデオセッションを通じて、詳細な手順を説明し、即座に回答、提案、直接のトラブルシューティングサポートを得ることができます。

データの整合性
SD カード内のデータが破損した自動運転車を想像してください。赤信号で止まらなかったり、道路を横断する歩行者に気付かなかったりする可能性があります。カードの同じブロックを頻繁に読み取ることによって引き起こされる読み取り妨害エラーやデータ破損により、このようなエラーが発生する可能性があります。

産業用 SD カードでは、信頼性とデータの完全性が最も重要です。カードはすべての操作でエラービットレベルを監視し、ブロック内のエラービットがしきい値を超えたときに警告を発し、データを正常なブロックに移動しますか?

互換性
物理的には、民生用 SD カードと頑丈な SD カード、または産業用 SD カードを互いに区別できません。適切なサイズのスロットを備えたあらゆるデバイスに適合しますが、動作するという保証はありません。それは、ホストデバイスとシステムが構成されている無数の標準と独自の設定が原因です。

多くの場合、アプリケーションを使用するには、ファームウェアと設定をカスタマイズする必要があります。 Phison クライアントはフィールドファームウェアアップデート機能を利用でき、常に最新のファームウェアを保証します。また、Phison は、運用環境で発生する可能性のある問題を検出して最小限に抑えるために、さまざまなデバイスやシステムで互換性と機能のテストを積極的に実施しています。

業界標準への準拠
コンシューマー向け SD カードは、低グレードの NAND フラッシュを使用したり、最新の NAND 開発を組み込んでコスト上のメリットを得ることができますが、堅牢な SD カードを使用する組織には、準拠する必要のある業界規制と満たすべきパフォーマンス基準があります。医療、航空、さらには自動車などの業界では、小さなエラーが生死を分ける可能性があります。

SD カードの製造と運用を管理するさまざまな規格は次のとおりです。

- - - ISO 9001、ISO 14001、ISO/TS 16949
    - IEC 60529（防水・防塵）：SD IP67、microSD IP57
    - AEC-Q100のテスト項目と条件を選択します
    - Phison は、AEC-Q100、IATF 16949、FMEA などの必要な認証をすべて満たしていることを確認します。これらは、顧客の要求に応じて検証のために利用することもできます。

フィソンの利点

ファイソンは、堅牢な産業用 SD カード市場で経験豊富で確立されたプレーヤーであり、次の分野でアプリケーションを提供しています。

- - - 日本および欧州のさまざまな自動車メーカーをサポートする車載ダッシュボードカメラおよび DVR
    - 法執行機関を含むさまざまな業界のビデオ監視カメラ
    - 海洋研究における地震波記録装置
    - 人工呼吸器およびその他の医療用患者監視装置

Phison は、ビジネスに不可欠な使用例のため、堅牢な SD カードの重要性が機能、製品仕様、「産業用」というラベルをはるかに超えていることを認識しています。そのため、これらのカードは耐久性があり、要求の厳しいワークロードに耐えられるように設計されています。製品の信頼性と供給の安定性という 2 つの利点を持つ Phison は、産業分野で堅牢な SD カードを使用するストレージデバイスメーカーや企業にとって理想的なパートナーです。