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特別策劃 | 工業存儲,智能制造的“數據管家”

特別策劃 | 工業存儲,智能制造的“數據管家”

2021/9/30 19:14:18

特別策劃:針對行業突發事件的深度思考及訪談。

本期特別策劃起因是由于今年特斯拉召回事件,而導致特斯拉召回部分汽車的原因則是一張小小的存儲卡。

2021年,“缺芯”話題已經蔓延至存儲行業,同時,在智能手機廠商為搶占華為空下的市場份額加大備貨、手機容量提前擴容,PC、數據中心需求強勁,汽車行業復蘇等需求帶動下,存儲行情一路看漲。據閃存市場ChinaFlashMarket數據,2021年全球存儲市場規模將超過1500億美元,增長26%,其中DRAM為910億美元,NAND Flash為650億美元。在這個千億美元市場上,從銷售區域來看,中國市場的重要性凸顯。5G時代來臨,智能家居、工業與汽車行業的小型數據存儲卡領域得以更快發展。今年2月,特斯拉對部分汽車進行了召回,而深入了解其原因,竟是因為小小的存儲卡不兼容。那企業又該如何選擇到合適的存儲卡呢?懷著對全球工業存儲市場的好奇,工控網特意策劃了一場關于工業存儲卡的話題,分別采訪了多家業內龍頭企業。關于工業存儲卡,你想知道的,都在這里。

一、工業級存儲卡,高標準、高要求

SD卡( Secure Digital) 是一種可移動非易失性閃速存儲器,并且擁有高性能接口。同時有小容量和大容量規格可供選擇,在設計、生產和測試過程中均以承受極限工作環境為宗旨,并且還可改善系統的可靠性和耐用性。

存儲卡可簡單分為工業級和消費級,消費級存儲卡重點在消費類數字設備,例如數碼相機,數碼錄像機,手機與移動多媒體播放器。該領域常常使用商業級半導體設備,這些設備在使用中不需要達到工業級的溫度與較寬的電壓范圍。對很多消費者來說很少關心產品的可靠性,穩定性與性能。

工業級存儲卡主要是對系統持續存儲,追求產品的可靠性,穩定性與性能。在相對惡劣的工作環境下,產品必須穩定與可靠,這迫使廠商在設計與生產存儲卡時需要采取更高的技術、更輕的材料、更穩定的算法等。

WD: “工業存儲卡由于往往應用于惡劣的環境中,故此對于穩定性有著較高的要求。在耐高溫、使用壽命、產品質量以及生命周期方面皆比消費級存儲卡有著更高的標準?!?/p>

工業存儲卡往往需要具備以下主要標準:

1、控制芯片支持寬溫標準-40℃~+85℃。

2、存儲芯片擦寫壽命3000-60000P/E。

3、具備防氧化,防塵,防濕,防靜電功能

4、具備防震和抗沖擊要求(震動1.5G,沖擊2000G)。

5、具備掉電保護,防浪涌,過壓,過流保護功能。

故此,制造廠商在設計工業級存儲卡時往往會給予其更穩定的技術。

例如,金泰克工業提供工業級存儲產品,采用PCIe3.0x4 單面板設計,速度更快、更輕薄小巧,MTBF可達100萬小時,具備極強的穩定性,尤其是eMMC產品具備動/靜態磨損均衡算法和增強的ECC糾錯的優勢,可以有效應對數據分布和數據糾錯能力,以達到延長產品使用壽命和糾錯算法提高30%的能力。

二、明確訴求、有效溝通,輕松get適合的存儲卡

當我們提到工業市場時,一般分為兩類:

一是狹義的工業市場,特指工廠自動化控制所需的工業電腦(IPC)市場;

二是廣義的工業市場,例如軌道交通,泛指工業電腦以及眾多與工業電腦有類似產品特性(如高穩定性、長壽命、惡劣的使用環境、數據安全等)的細分行業市場,如汽車、醫療、軍事、航天等領域。

面對工控類設備作業現場環境較復雜,易受溫度、溫差、震動等較多因素影響,不少企業在選擇工業存儲卡時都在不同程度上不太清楚應該如何選擇。

威剛工控:“企業選擇工業存儲卡時需要‘對癥下藥’?!?/strong>

由于工業市場中存在環境的特殊性,這導致客戶需求不同于消費領域。面對各種不同的細分市場時,客戶在使用條件上也會有不同的需求。

例如:隨著5G迅速發展,智能物流、遠程醫療、自動駕駛、安防監控等垂直市場,需要處理越來越龐大且不斷快速增加的數據量,針對此類用戶,就需要選擇大容量,低功耗,高速傳輸型存儲卡,例如威剛推出的3D NAND技術打造出耐用可靠、穩定高效的存儲產品。

而對于講究大數據分析的物聯網、AI、深度學習等應用場景,數據安全和保護則是選擇產品的必要條件,此時就可以選擇選擇威剛的AES 256-bit加密技術并符合TCG Opal 2.0規范,可有效防止數據被不當竊取,守護客戶的數據安全。

WD: “除了明確產品自身訴求外,還需要和廠家進行溝通?!?/strong>

每一種工作環境所需要的存儲卡需求都不一樣,相比企業,廠商更清楚存儲卡的性能與其所適應的環境。當企業明確了自身產品訴求后同廠商進行有效的溝通,這樣也方便企業得到一款合適的存儲卡。

三、技術+監測,讓存儲卡壽命更持久

盡管工業級閃存市場本身由于工業環境原因就要求工業存儲卡必須有高可靠性,穩定性與性能,但存儲卡也有因為種種原因而導致數據丟失的可能。

有報告顯示:在經歷了數據完全丟失而導致系統停運的企業中,有2/5再也沒能恢復運營,余下的企業也有1/3在兩年內宣告破產。也就是說,六成企業因數據完全丟失而倒閉。

故此,數據保護就顯得格外重要。

金泰克:“對于工業存儲產品來說,在產品設計之初會考慮工業使用環境的復雜性和工業產品的持久性?!?/strong>

廠商在產品設計時會采取不同的技術來進行數據保護。

例如金泰克工業在設計時會采取主動讀干擾替換技術以及無預期掉電保護技術。主動讀干擾替換技術,該技術可以提前發現并規避數據干擾;無預期掉電保護,這使存儲卡擁有超過10萬次的異常掉電承受能力。

而威剛采用PLP(Power Loss Protection)斷電保護技術以及ETEP(End-to-End Data Path Protection)端對端資料路徑保護,這兩種技術可以即時偵測并更正錯誤資料,確保其于各環節的完整正確與安全性同時具備優異的耐用度、可靠度和相容性。

除了在存儲卡本身上使用技術來進行保護,企業還可以對存儲卡使用情況進行實時監控,通過實時監控可以讓企業掌握存儲卡的健康狀況、使用壽命以及存儲閾值等情況,企業可以根據數據的反饋來確認存儲卡本身是否完好。

隨著數據安全越來越被重視,許多廠商會配套監測功能,例如西部數據在工業級的卡片和金融產品上都提供相應的監控功能以便企業對產品進行健康監測;威剛也有SSD Toolbox軟件可為客戶提供多種途徑來監控及管理各SSD的狀況。

除了廠商提供的配套監測功能外,emmc協議有關于壽命的寄存器可以查詢,可以通過讀取EXT-CSD的寄存器信息,獲取emmc的壽命使用情況。

 

四、存儲卡和黑匣子,關系不大

提及數據保護,不得不提一下閃存市場上讓人不明覺厲的“黑匣子”。

目前常見的“黑匣子”在汽車、飛機、地鐵等常被用來記錄行駛記錄等相關數據,但在部分特殊的工業行業中,也會使用黑匣子。

黑匣子(black box)是電子飛行記錄儀的俗稱。用于記錄飛機飛行和性能參數的儀器。黑匣子的外殼具有很厚的鋼板和許多層絕熱防沖擊抗壓保護材料,通常安裝在飛機尾部最安全的部位。記錄介質也從磁帶式改進成為能承受更大沖擊的靜態存儲記錄儀,類似于計算機里的存儲芯片,防止黑匣子在空難中遭到損壞。

作為核心存儲介質而言,黑匣子與普通工業存儲卡皆需具備大容量來存儲龐大的數據,在存儲數據的本質上二者差別不大,只是二者在保護存儲數據的安全性的方式上不同。

工業存儲卡更多的是采取上文所述的技術來進行數據安全的保護,而黑匣子在技術防護之外還需要采取耐燃燒、耐高溫的外殼,防火內襯,-40~85℃的耐寬溫規格等物理防護。

WD:“盡管二者都需要考慮存儲數據的安全性,但是存儲卡和黑匣子還是完全兩個不同層面的產品。

由于黑匣子是飛機數據客觀、真實、全面的記錄者,是飛機失事后查明事故原因的最可靠、最科學、最有效的手段,故此黑匣子需具有抗強沖擊、抗穿透、抗高溫火燒、抗深海壓力、耐海水浸泡、耐腐蝕性液體浸泡等特種防護能力。

為了保證黑匣子能完整的將周邊信息存儲完好,黑匣子在設計時采用了多種結構,存儲方式也不是單一的存儲方式,而存儲卡更多地是提供一種存儲的基本介質。

五、速度和容量是不兼容的罪魁禍

特斯拉在2018年3月前生產的Model S和Model X車輛中,部分舊型MCU會因為8GB eMMC的使用耗損而造成功能異常。eMMC支援車輛的中央顯示器,而8 GB eMMC功能異??赡軐е轮醒胩幚砥髂承┕δ軣o法使用或持續性顯示空白,車輛可能會發出警示已通知記憶體儲存裝置性能下降。因此于今年2月召回以更新軟件,并將8GB eMMC升級至64GB。

盡管大部分廠商在接單、大量生產前會先確認客戶的用途,以提供更適合的產品,并將產品提前送樣測試,以提早杜絕零件或軟硬件相容性問題,但依然可能會發生產品與存儲卡存在不兼容的情況。

WD:“排除存儲卡本身的問題外,無非就是兩種原因,一種是容量,一種是速度?!?/strong>

部分特殊的應用、設備對存儲卡的容量存在一定的要求,例如部分行車記錄儀只支持8G-32G容量的存儲卡,若個人或企業在配置時配置了內存不在該范圍內的存儲卡很可能導致系統不能識別。

盡管在商業級存儲卡中8G-16G是一個相對較小一點的容量,但對于基本不需要存儲視頻數據的工業行業而言還是算較大的容量了。行業導致很多企業在選擇產品時產生了誤解,選擇了較大容量的存儲卡從而導致存儲卡存在不兼容的情況發生。

除此之外,由于科技發展,技術的迭代,存儲卡的讀寫速度也在加快,加之存儲卡本身的讀寫速度是分級別的,這導致部分快速設備不能支持慢速卡的讀寫,故此廠商在更換硬件時需要注意該設備是否能與原先的存儲卡兼容。

本期有關工業存儲卡的相關內容就到這里了,大家還想了解哪些領域的事情呢?可以在下方評論區留言哦,我們湊齊一波就可以開始第二期了哦~

審核編輯(
周晶
)
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