特別策劃 | 工業(yè)存儲，智能制造的“數(shù)據(jù)管家”

特別策劃：針對行業(yè)突發(fā)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(dǎo)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(jīng)蔓延至存儲行業(yè)，同時，在智能手機(jī)廠商為搶占華為空下的市場份額加大備貨、手機(jī)容量提前擴(kuò)容，PC、數(shù)據(jù)中心需求強(qiáng)勁，汽車行業(yè)復(fù)蘇等需求帶動下，存儲行情一路看漲。據(jù)閃存市場ChinaFlashMarket數(shù)據(jù)，2021年全球存儲市場規(guī)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(qū)域來看，中國市場的重要性凸顯。5G時代來臨，智能家居、工業(yè)與汽車行業(yè)的小型數(shù)據(jù)存儲卡領(lǐng)域得以更快發(fā)展。今年2月，特斯拉對部分汽車進(jìn)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(yè)又該如何選擇到合適的存儲卡呢？懷著對全球工業(yè)存儲市場的好奇，工控網(wǎng)特意策劃了一場關(guān)于工業(yè)存儲卡的話題，分別采訪了多家業(yè)內(nèi)龍頭企業(yè)。關(guān)于工業(yè)存儲卡，你想知道的，都在這里。

一、工業(yè)級存儲卡，高標(biāo)準(zhǔn)、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(guī)格可供選擇，在設(shè)計、生產(chǎn)和測試過程中均以承受極限工作環(huán)境為宗旨，并且還可改善系統(tǒng)的可靠性和耐用性。

存儲卡可簡單分為工業(yè)級和消費(fèi)級，消費(fèi)級存儲卡重點(diǎn)在消費(fèi)類數(shù)字設(shè)備，例如數(shù)碼相機(jī)，數(shù)碼錄像機(jī)，手機(jī)與移動多媒體播放器。該領(lǐng)域常常使用商業(yè)級半導(dǎo)體設(shè)備，這些設(shè)備在使用中不需要達(dá)到工業(yè)級的溫度與較寬的電壓范圍。對很多消費(fèi)者來說很少關(guān)心產(chǎn)品的可靠性，穩(wěn)定性與性能。

工業(yè)級存儲卡主要是對系統(tǒng)持續(xù)存儲，追求產(chǎn)品的可靠性，穩(wěn)定性與性能。在相對惡劣的工作環(huán)境下，產(chǎn)品必須穩(wěn)定與可靠，這迫使廠商在設(shè)計與生產(chǎn)存儲卡時需要采取更高的技術(shù)、更輕的材料、更穩(wěn)定的算法等。

WD: “工業(yè)存儲卡由于往往應(yīng)用于惡劣的環(huán)境中，故此對于穩(wěn)定性有著較高的要求。在耐高溫、使用壽命、產(chǎn)品質(zhì)量以及生命周期方面皆比消費(fèi)級存儲卡有著更高的標(biāo)準(zhǔn)。”

工業(yè)存儲卡往往需要具備以下主要標(biāo)準(zhǔn)：

1、控制芯片支持寬溫標(biāo)準(zhǔn)-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(hù),防浪涌,過壓,過流保護(hù)功能。

故此，制造廠商在設(shè)計工業(yè)級存儲卡時往往會給予其更穩(wěn)定的技術(shù)。

例如，金泰克工業(yè)提供工業(yè)級存儲產(chǎn)品，采用PCIe3.0x4 單面板設(shè)計，速度更快、更輕薄小巧，MTBF可達(dá)100萬小時，具備極強(qiáng)的穩(wěn)定性，尤其是eMMC產(chǎn)品具備動/靜態(tài)磨損均衡算法和增強(qiáng)的ECC糾錯的優(yōu)勢，可以有效應(yīng)對數(shù)據(jù)分布和數(shù)據(jù)糾錯能力，以達(dá)到延長產(chǎn)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(dāng)我們提到工業(yè)市場時，一般分為兩類：

一是狹義的工業(yè)市場，特指工廠自動化控制所需的工業(yè)電腦（IPC）市場；

二是廣義的工業(yè)市場，例如軌道交通，泛指工業(yè)電腦以及眾多與工業(yè)電腦有類似產(chǎn)品特性（如高穩(wěn)定性、長壽命、惡劣的使用環(huán)境、數(shù)據(jù)安全等）的細(xì)分行業(yè)市場，如汽車、醫(yī)療、軍事、航天等領(lǐng)域。

面對工控類設(shè)備作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境較復(fù)雜，易受溫度、溫差、震動等較多因素影響，不少企業(yè)在選擇工業(yè)存儲卡時都在不同程度上不太清楚應(yīng)該如何選擇。

威剛工控：“企業(yè)選擇工業(yè)存儲卡時需要‘對癥下藥’。”

由于工業(yè)市場中存在環(huán)境的特殊性，這導(dǎo)致客戶需求不同于消費(fèi)領(lǐng)域。面對各種不同的細(xì)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(fā)展，智能物流、遠(yuǎn)程醫(yī)療、自動駕駛、安防監(jiān)控等垂直市場，需要處理越來越龐大且不斷快速增加的數(shù)據(jù)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(shù)打造出耐用可靠、穩(wěn)定高效的存儲產(chǎn)品。

而對于講究大數(shù)據(jù)分析的物聯(lián)網(wǎng)、AI、深度學(xué)習(xí)等應(yīng)用場景，數(shù)據(jù)安全和保護(hù)則是選擇產(chǎn)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(shù)并符合TCG Opal 2.0規(guī)范，可有效防止數(shù)據(jù)被不當(dāng)竊取，守護(hù)客戶的數(shù)據(jù)安全。

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

每一種工作環(huán)境所需要的存儲卡需求都不一樣，相比企業(yè)，廠商更清楚存儲卡的性能與其所適應(yīng)的環(huán)境。當(dāng)企業(yè)明確了自身產(chǎn)品訴求后同廠商進(jìn)行有效的溝通，這樣也方便企業(yè)得到一款合適的存儲卡。

三、技術(shù)+監(jiān)測，讓存儲卡壽命更持久

盡管工業(yè)級閃存市場本身由于工業(yè)環(huán)境原因就要求工業(yè)存儲卡必須有高可靠性，穩(wěn)定性與性能，但存儲卡也有因為種種原因而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失的可能。

有報告顯示：在經(jīng)歷了數(shù)據(jù)完全丟失而導(dǎo)致系統(tǒng)停運(yùn)的企業(yè)中，有2/5再也沒能恢復(fù)運(yùn)營，余下的企業(yè)也有1/3在兩年內(nèi)宣告破產(chǎn)。也就是說，六成企業(yè)因數(shù)據(jù)完全丟失而倒閉。

故此，數(shù)據(jù)保護(hù)就顯得格外重要。

金泰克：“對于工業(yè)存儲產(chǎn)品來說，在產(chǎn)品設(shè)計之初會考慮工業(yè)使用環(huán)境的復(fù)雜性和工業(yè)產(chǎn)品的持久性?！?/strong>

廠商在產(chǎn)品設(shè)計時會采取不同的技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)保護(hù)。

例如金泰克工業(yè)在設(shè)計時會采取主動讀干擾替換技術(shù)以及無預(yù)期掉電保護(hù)技術(shù)。主動讀干擾替換技術(shù)，該技術(shù)可以提前發(fā)現(xiàn)并規(guī)避數(shù)據(jù)干擾；無預(yù)期掉電保護(hù)，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(hù)技術(shù)以及ETEP(End-to-End Data Path Protection)端對端資料路徑保護(hù)，這兩種技術(shù)可以即時偵測并更正錯誤資料，確保其于各環(huán)節(jié)的完整正確與安全性同時具備優(yōu)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(shù)來進(jìn)行保護(hù)，企業(yè)還可以對存儲卡使用情況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，通過實(shí)時監(jiān)控可以讓企業(yè)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(yè)可以根據(jù)數(shù)據(jù)的反饋來確認(rèn)存儲卡本身是否完好。

隨著數(shù)據(jù)安全越來越被重視，許多廠商會配套監(jiān)測功能，例如西部數(shù)據(jù)在工業(yè)級的卡片和金融產(chǎn)品上都提供相應(yīng)的監(jiān)控功能以便企業(yè)對產(chǎn)品進(jìn)行健康監(jiān)測；威剛也有SSD Toolbox軟件可為客戶提供多種途徑來監(jiān)控及管理各SSD的狀況。

除了廠商提供的配套監(jiān)測功能外，emmc協(xié)議有關(guān)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(guān)系不大

提及數(shù)據(jù)保護(hù)，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(jī)、地鐵等常被用來記錄行駛記錄等相關(guān)數(shù)據(jù)，但在部分特殊的工業(yè)行業(yè)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(jī)飛行和性能參數(shù)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(hù)材料，通常安裝在飛機(jī)尾部最安全的部位。記錄介質(zhì)也從磁帶式改進(jìn)成為能承受更大沖擊的靜態(tài)存儲記錄儀，類似于計算機(jī)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(zhì)而言，黑匣子與普通工業(yè)存儲卡皆需具備大容量來存儲龐大的數(shù)據(jù)，在存儲數(shù)據(jù)的本質(zhì)上二者差別不大，只是二者在保護(hù)存儲數(shù)據(jù)的安全性的方式上不同。

工業(yè)存儲卡更多的是采取上文所述的技術(shù)來進(jìn)行數(shù)據(jù)安全的保護(hù)，而黑匣子在技術(shù)防護(hù)之外還需要采取耐燃燒、耐高溫的外殼，防火內(nèi)襯，-40~85℃的耐寬溫規(guī)格等物理防護(hù)。

WD：“盡管二者都需要考慮存儲數(shù)據(jù)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(chǎn)品。”

由于黑匣子是飛機(jī)數(shù)據(jù)客觀、真實(shí)、全面的記錄者，是飛機(jī)失事后查明事故原因的最可靠、最科學(xué)、最有效的手段，故此黑匣子需具有抗強(qiáng)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(hù)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(shè)計時采用了多種結(jié)構(gòu)，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(zhì)。

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(chǎn)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?dǎo)致中央處理器某些功能無法使用或持續(xù)性顯示空白，車輛可能會發(fā)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(chǎn)前會先確認(rèn)客戶的用途，以提供更適合的產(chǎn)品，并將產(chǎn)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(fā)生產(chǎn)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(yīng)用、設(shè)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(yè)在配置時配置了內(nèi)存不在該范圍內(nèi)的存儲卡很可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能識別。

盡管在商業(yè)級存儲卡中8G-16G是一個相對較小一點(diǎn)的容量，但對于基本不需要存儲視頻數(shù)據(jù)的工業(yè)行業(yè)而言還是算較大的容量了。行業(yè)導(dǎo)致很多企業(yè)在選擇產(chǎn)品時產(chǎn)生了誤解，選擇了較大容量的存儲卡從而導(dǎo)致存儲卡存在不兼容的情況發(fā)生。

除此之外，由于科技發(fā)展，技術(shù)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(dǎo)致部分快速設(shè)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(shè)備是否能與原先的存儲卡兼容。

本期有關(guān)工業(yè)存儲卡的相關(guān)內(nèi)容就到這里了，大家還想了解哪些領(lǐng)域的事情呢？可以在下方評論區(qū)留言哦，我們湊齊一波就可以開始第二期了哦~