如何为您的应用选择合适的加固型工业 SD 卡

作者孙亨利 | 2022 年 5 月 9 日 | 全部, 嵌入式

坚固耐用的安全数字 (SD) 卡设计用于在极端条件下运行。它们对冷热温度、振动和冲击、砂砾和颗粒物以及腐蚀性材料和气体具有更高的耐受性，而不会丢失数据或功能。

它们用于需要更高程度的可靠性和可用性的关键任务和工业环境。例如，飞机上使用的 SD 卡需要承受飞行中的持续振动和湍流以及快速的高度变化，同时提供最佳性能。

坚固耐用的 SD 卡由坚韧、高质量的组件制成，可以长时间可靠地运行，以确保“高密度”应用中的最大可用性、最短停机时间和更好的投资回报率。虽然商业级 TLC NAND 可以提供良好的可靠性，但坚固耐用的 SD 卡通常由工业级 TLC NAND 或具有 pSLC 模式的商业级 TLC NAND 组成，因为每个写入周期中出错的可能性较小。基于工业级 TLC 的坚固型 SD 卡可承受 -40°C 至 85°C 的温度范围。就容量而言，它们的容量范围为 16GB 至 256GB。

什么是工业SD卡？

虽然不同场景中使用的术语可能有所不同，但工业 SD 卡是具有更高容差水平的坚固型卡。工业级 TLC 闪存因其卓越的性能和安全特性而成为工业 SD 卡的黄金标准。

工业SD卡的另一种实现方式是基于具有页写入模式的pSLC（伪单级单元）作为工业级组件。 pSLC 是一种控制 NAND 仅使用单元顶部和底部状态的方法。它可以非常有效地减少TLC的单元串扰、数据损坏、读取干扰、功耗和数据保留问题，使其几乎与SLC NAND一样可靠，因此在工业级产品线中得到广泛应用。

工业 SD 卡的差异化因素是锁定的物料清单 (BOM)。这确保了在不发布新产品编号或提前通知的情况下，不会对存储卡或控制器的关键组件进行更改。这可以防止意外故障，还可以帮助产品设计人员更好地规划向新存储卡的过渡。

选择坚固耐用或工业 SD 卡时要考虑的关键因素

选择坚固耐用或工业 SD 卡时，您需要考虑对业务流程的整体影响和总拥有成本 (TCO)，而不是短期成本节约。以下是企业制造商在为特定设备或场景选择坚固耐用的 SD 卡时需要评估的不同事项：

容量和速度
并非所有工业应用都需要高存储容量或超快数据传输。然而，与任何存储设备一样，速度和大小仍然是 SD 卡性能的基准。根据您需要存储和处理的数据类型和文件大小，大多数供应商提供坚固耐用的 SD 卡，这些卡使用不同性能等级和密度的平面或 3D NAND 闪存技术。
高速数据传输对于工业SD卡来说不再是可有可无的。群联电子是该领域的先驱，尤其是在汽车领域，为各大行车记录摄像头和信息娱乐系统制造商提供高性能 pSLC 解决方案。这些应用需要高性能和低错误率来确保安全性和可靠性，而群联的工业产品系列正是他们的正确选择。

可靠性和耐用性
工业机器和设备往往每周 7 天、每天 24 小时全天候运行。根据其位置和环境的不同，它们可能会暴露在极端温度、湿度和渗水、移动和冲击、电磁干扰 (EMI)、静电放电、灰尘和其他物理压力下。

最重要的是，SD 可以塞进狭小的空间，并且在频繁插入和移除过程中还会弯曲。您选择的坚固耐用的 SD 必须能够在规定的使用寿命内承受恶劣的使用和极端条件而不会出现故障。

定制化
鉴于 SD 卡支持数据存储的广泛用例，您需要确保您选择的卡适合您的应用程序或工作负载。还要确保它与将嵌入的每个设备或机器兼容。从数据处理的角度来看，您可能需要预加载客户委托的数据并在第三方设备和系统上执行验证。

断电保护
工业甚至商业环境中的关键流程可能会因电源故障而中断，从而导致收入和声誉损失。保护关键任务数据免受突然的电力峰值或电力短缺的影响的重要性怎么强调也不为过。

工业 SD 卡具有称为突然断电恢复 (SPOR) 的固件备份机制，可确保电压波动和突然或频繁断电期间的数据完整性。当电源重新打开时，SPOR 会跟踪并恢复任何未保存的有效数据。

健康监测
所有闪存都有有限的使用寿命，并且只能使用指定的次数。您不想在 SD 卡失效时措手不及。好的供应商会提供实时监控健康擦除计数、坏块计数、备用块计数和剩余寿命等参数，使您可以避免数据丢失并在卡达到使用寿命时计划更换。

群联的 SD 卡配备“智能”健康监控功能，可最大限度地延长卡的使用寿命和功能，并保护系统的数据完整性。自动读取刷新等功能可在后台动态扫描块并防止读取干扰错误，而不会影响正在进行的读/写操作。

群联还在其运营中内置了传奇的可靠性分析/故障分析 (RA/FA) 功能。当客户的工业 SD 卡出现问题时，他们可以通过带有分步说明的远程视频会话获得即时答案、建议和直接故障排除支持。

数据的完整性
想象一下一辆自动驾驶汽车的 SD 卡中的数据已损坏。它可能决定红灯时不停车，或者没有发现过马路的行人。频繁读取卡的相同块而导致的读取干扰错误和数据损坏可能会导致此类错误。

可靠性和数据完整性对于工业 SD 卡至关重要。您的卡是否会监控每个操作中的错误位级别，当块中的错误位超过阈值时向您发出警报并将数据移动到健康块？

兼容性
从物理上看，消费类 SD 卡和加固型或工业用 SD 卡彼此没有区别。它们可以安装到任何具有合适尺寸插槽的设备中，但不能保证它们能够正常工作。这是因为主机设备和系统配置了无数的标准和专有设置。

通常，应用程序需要您自定义固件和设置才能使用。群联客户可以使用现场固件更新功能——保证他们始终拥有最新的固件。群联还主动对不同设备和系统进行兼容性和功能测试，以检测并最大程度地减少生产环境中可能出现的问题。

符合行业标准
虽然消费类 SD 卡可以使用低级 NAND 闪存或采用最新的 NAND 开发来获得成本效益，但使用坚固耐用的 SD 卡的组织需要遵守行业法规和性能标准。在医疗保健、航空甚至汽车等行业，一个小错误就可能意味着生与死的区别。

管理 SD 卡制造和运营的各种标准包括：

- - - ISO 9001、ISO 14001、ISO/TS 16949
    - IEC 60529（防水/防尘）：SD IP67 和 microSD IP57
    - 选择AEC-Q100测试项目和条件
    - 群联确保满足所有必要的认证，例如 AEC-Q100、IATF 16949 和 FMEA。这些也可根据要求提供给客户进行验证。