如何為您的應用選擇合適的加固型工業 SD 卡

作者孫亨利 | 2022 年 5 月 9 日 | 全部, 嵌入式

堅固耐用的安全數字 (SD) 卡設計用於在極端條件下運行。它們對冷熱溫度、振動和衝擊、砂礫和顆粒物以及腐蝕性材料和氣體具有更高的耐受性，而不會丟失數據或功能。

它們用於需要更高程度的可靠性和可用性的關鍵任務和工業環境。例如，飛機上使用的 SD 卡需要承受飛行中的持續振動和湍流以及快速的高度變化，同時提供最佳性能。

堅固耐用的 SD 卡由堅固、高質量的組件製成，可以長時間可靠地運行，以確保“高密度”應用中的最大可用性、最短停機時間和更好的投資回報率。雖然商業級 TLC NAND 可以提供良好的可靠性，但堅固耐用的 SD 卡通常由工業級 TLC NAND 或具有 pSLC 模式的商業級 TLC NAND 組成，因為每個寫入周期中出錯的可能性較小。基於工業級 TLC 的堅固型 SD 卡可承受 -40°C 至 85°C 的溫度範圍。就容量而言，它們的容量範圍為 16GB 至 256GB。

什麼是工業SD卡？

雖然不同場景中使用的術語可能有所不同，但工業 SD 卡是具有更高容差水平的堅固型卡。工業級 TLC 閃存因其卓越的性能和安全特性而成為工業 SD 卡的黃金標準。

工業SD卡的另一種實現方式是基於具有頁寫入模式的pSLC（偽單級單元）作為工業級組件。 pSLC 是一種控制 NAND 僅使用單元頂部和底部狀態的方法。它可以非常有效地減少TLC的單元串擾、數據損壞、讀取乾擾、功耗和數據保留問題，使其幾乎與SLC NAND一樣可靠，因此在工業級產品線中得到廣泛應用。

工業 SD 卡的差異化因素是鎖定的物料清單 (BOM)。這確保了在不發布新產品編號或提前通知的情況下，不會對存儲卡或控制器的關鍵組件進行更改。這可以防止意外故障，還可以幫助產品設計人員更好地規劃向新存儲卡的過渡。

選擇堅固耐用或工業 SD 卡時要考慮的關鍵因素

選擇堅固耐用或工業 SD 卡時，您需要考慮對業務流程的整體影響和總擁有成本 (TCO)，而不是短期成本節省。以下是企業製造商在為特定設備或場景選擇堅固耐用的 SD 卡時需要評估的不同事項：

容量和速度
並非所有工業應用都需要高存儲容量或超快數據傳輸。然而，與任何存儲設備一樣，速度和大小仍然是 SD 卡性能的基準。根據您需要存儲和處理的數據類型和文件大小，大多數供應商提供堅固耐用的 SD 卡，這些卡使用不同性能等級和密度的平面或 3D NAND 閃存技術。
高速數據傳輸對於工業SD卡來說不再是可有可無的。群聯電子是該領域的先驅，特別是在汽車領域，為各大行車記錄攝像頭和信息娛樂系統製造商提供高性能 pSLC 解決方案。這些應用需要高性能和低錯誤率來確保安全性和可靠性，而群聯的工業產品系列正是他們的正確選擇。

可靠性和耐用性
工業機器和設備往往每週 7 天、每天 24 小時全天候運行。根據其位置和環境的不同，它們可能會暴露在極端溫度、濕度和滲水、移動和衝擊、電磁干擾 (EMI)、靜電放電、灰塵和其他物理壓力下。

最重要的是，SD 可以塞進狹小的空間，並且在頻繁插入和移除過程中還會彎曲。您選擇的堅固耐用的 SD 必須能夠在規定的使用壽命內承受惡劣的使用和極端條件而不會出現故障。

定制化
鑑於 SD 卡支持數據存儲的廣泛用例，您需要確保您選擇的卡適合您的應用程序或工作負載。還要確保它與將嵌入的每個設備或機器兼容。從數據處理的角度來看，您可能需要預加載客戶委託的數據並在第三方設備和系統上執行驗證。

斷電保護
工業甚至商業環境中的關鍵流程可能會因電源故障而中斷，從而導致收入和聲譽損失。保護關鍵任務數據免受突然的電力峰值或電力短缺的影響的重要性怎麼強調也不為過。

工業 SD 卡具有稱為突然斷電恢復 (SPOR) 的固件備份機制，可確保電壓波動和突然或頻繁斷電期間的數據完整性。當電源重新打開時，SPOR 會跟踪並恢復任何未保存的有效數據。

健康監測
所有閃存都有有限的使用壽命，並且只能使用指定的次數。您不想在 SD 卡失效時措手不及。好的供應商會提供實時監控健康擦除計數、壞塊計數、備用塊計數和剩餘壽命等參數，使您可以避免數據丟失並在卡達到使用壽命時計劃更換。

群聯的 SD 卡配備“智能”健康監控功能，可最大限度地延長卡的使用壽命和功能，並保護系統的數據完整性。自動讀取刷新等功能可在後台動態掃描塊並防止讀取乾擾錯誤，而不會影響正在進行的讀/寫操作。

群聯還在其運營中內置了傳奇的可靠性分析/故障分析 (RA/FA) 功能。當客戶的工業 SD 卡出現問題時，他們可以通過帶有分步說明的遠程視頻會話獲得即時答案、建議和直接故障排除支持。

數據的完整性
想像一下一輛自動駕駛汽車的 SD 卡中的數據已損壞。它可能決定紅燈時不停車，或者沒有發現過馬路的行人。頻繁讀取卡的相同塊而導致的讀取乾擾錯誤和數據損壞可能會導致此類錯誤。

可靠性和數據完整性對於工業 SD 卡至關重要。您的卡是否會監控每個操作中的錯誤位級別，當塊中的錯誤位超過閾值時向您發出警報並將數據移動到健康塊？

兼容性
從物理上看，消費類 SD 卡和加固型或工業用 SD 卡彼此沒有區別。它們可以安裝到任何具有合適尺寸插槽的設備中，但不能保證它們能夠正常工作。這是因為主機設備和系統配置了無數的標準和專有設置。

通常，應用程序需要您自定義固件和設置才能使用。群聯客戶可以使用現場固件更新功能——保證他們始終擁有最新的固件。群聯還主動對不同設備和系統進行兼容性和功能測試，以檢測並最大程度地減少生產環境中可能出現的問題。

符合行業標準
雖然消費類 SD 卡可以使用低級 NAND 閃存或採用最新的 NAND 開發來獲得成本效益，但使用堅固耐用的 SD 卡的組織需要遵守行業法規和性能標準。在醫療保健、航空甚至汽車等行業，一個小錯誤就可能意味著生與死的區別。

管理 SD 卡製造和運營的各種標準包括：

- - - ISO 9001、ISO 14001、ISO/TS 16949
    - IEC 60529（防水/防塵）：SD IP67 和 microSD IP57
    - 選擇AEC-Q100測試項目和條件
    - 群聯確保滿足所有必要的認證，例如 AEC-Q100、IATF 16949 和 FMEA。這些也可根據要求提供給客戶進行驗證。