思想領導力

2015年7月15日
為何SD記憶卡能夠在汽車應用中實現可靠的儲存功能
在汽車與外界保持連接的時代,透過具有SD記憶卡的汽車實現資料儲存

撰寫人:ATP副總裁兼SD協會董事會成員的Danny Lin,和任職于ATP業務開發與應用工程部的Saurabh Pande

擁有感應器和智慧型電腦並透過互聯網連接到雲端的汽車或智慧型汽車正在成為全球主流。使用這些技術所開發的眾多應用中,有一個應用日益普及。有些人使用行車記錄儀/行車記錄器來記錄他們的駕駛情況,以便在發生事故時作為保險索賠的證據。

想象一下,如果記錄了這種類型的重要錄影,在發生事故後對其檢索時卻發現資料已經損壞以致其無法使用。這是一個不幸的事實,罪魁禍首便是汽車每天都會經受的極端溫度、衝擊和振動。它需要一個穩定的儲存裝置來應對天氣和極端的環境變化。

適用於汽車應用的儲存解決方案應具備儲存大量資料的能力,因為這些應用的數量和使用都在不斷的上升。它們使用於廣泛的用途上,包括上述行車記錄,以及車載娛樂資訊、2D/3D導航和地圖、駕駛員輔助系統、物流和車隊管理和自動車輛控制。其要求是,它們需要在接收穩定的資料流的同時來運作。





小卡片,大性能

汽車和汽車音響主機製造商紛紛轉向使用SD記憶卡——一個可移動數位記憶體——將其作為可靠的儲存解決方案。許多製造商都採用了支援SD介面Nand Flash記憶卡的小型裝置,使用在汽車的應用上。這些卡具有許多特性,使其適用於汽車應用的需求。

  • 卡片具有靈活性,能夠適應廣泛的工作溫度範圍
  • 它們可靠並且省電
  • 具有檢測和修正錯誤的功能
  • 具備平均讀寫的算法,增強增加讀寫次數和壽命

SD記憶卡能夠始終如一地運行。隨著時間的推移,不會出現性能下降的情況。能夠在汽車失去動力的情況下繼續運行,例如事故,成為幫助其滿足眾多需求的重要功能。

當然,完美的解決方案是不存在的,像任何其他技術一樣,SD卡也會遇到各種問題。但是透過相關知識和應用恰當的措施,使用者就可以應對這些挑戰。

困境與解決方案

幸運的是,SD記憶卡往往能夠完美應對衝擊,其應對衝擊的操作等級達到2000 G,相對於典型筆記型電腦硬碟100 到 200 G的等級水平,實現了顯著改善。如果以具體示例來說明這種差異,具有2000 G衝擊等級的裝置能夠承受從10英呎的高度墜落到地板上帶來的衝擊,而衝擊等級為100 到 200 G的裝置僅能承受一英呎的墜落衝擊。對汽車應用而言,卡片的耐震能力非常重要,因為移動之中的汽車可能會受到顯著的衝擊。

另一方面,溫度、電源和穩定性都對SD記憶卡的儲存可靠性產生顯著影響。這些條件可能會根據不同的操作行為和汽車要求而變化。這種差異可能對IC電子元件產生影響,例如機載儲存和記載體。

溫度會影響NAND Flash和資料在卡中的保留時間,造成它們保持電荷的能力產生波動。如果卡片保持電荷的能力下降,該漏洞會影響其保存資料的能力。這是因為,不經常充電的儲存單元可能會洩漏現有電荷。如果儲存單元失去電荷,其電壓等級和相應的邏輯位會發生變化,可能會導致資料完整性的損失。(請見下圖)

SD記憶卡製造商可以使用經過極端溫度條件下耐久性測試的卡片來解決這個問題。新技術使廠商能夠生產出強韌的SD記憶卡,可承受具有挑戰性的外部條件。尋求汽車應用儲存解決方案的使用者應避免使用為消費類電子產品製造的卡片,原因是為該市場設計的卡片在設計時通常不會考慮極端條件。

資料完整性面臨的另一個威脅是讀取/寫入的干擾,這是存在於卡片結構內的內部問題。使用NAND Flash的任何裝置都很容易遇到讀取/干擾問題。閃存單元是SD記憶卡結構內的一個構建基塊。在進行讀取密集的操作時(例如讀取導航/GPS地圖),如果在含有寫入資料的結構內,排成一行的相鄰閃存單元發生漏電情況,便會出現讀取/干擾問題。目前尚無有效措施來防止目標單元的電流洩漏到與其相鄰的單元。如果相鄰單元已經充電,洩漏便可以導致所謂的干擾問題。干擾可帶來其他問題,因為如果未發現並糾正它們,它們可以破壞資料。(請見右側圖表)



幸運的是,目前已有解決方案可抵禦讀取/干擾問題。首先,卡片內部的某些算法可減輕這些影響,它們定期檢查記憶單元,以確保這些單元處於與之前相同的狀態。其次,如果已經發生無意的改變,自動更新會糾正錯誤,確保充電行為針對目標單元,並且資料正確。為了充分利用這些功能,當務之急是購買在設計中集成了該技術的SD記憶卡。(右側圖表說明了進行密集讀取操作的卡片中的不同區域)

 

此外,從SD記憶卡向其相關裝置發送資料時,時間上任何較小的延遲都可以導致資料損壞。如果發生這種情況,裝置便會丟失其正常運行所需的關鍵資訊,因為延遲已經中斷資料流。傳輸之中的資料丟失,其結果是,系統會嘗試在不是最新資訊的情況下運行。

為了防止延遲,製造商可以將備份代碼寫入到卡片中,使它們能夠恢復到之前的狀態。就像電腦可以在系統崩潰之後恢復一樣。

為汽車應用選擇SD記憶卡時,必須選擇恰當的產品。卡片需要經過由汽車製造商和裝置供應商管理的針對特定汽車環境進行的測試,以便證明資料在各種條件下均能保持耐久性。SD記憶卡可能還需要證明符合特定於汽車的質量管理標準和體系,例如AEC-Q100、ISO/TS16949、PPAP 和IMDS。對於確保長久使用壽命和能夠提供多種重要服務而言,驗證這種能力非常重要。

有了正確的SD卡,使用者可以在日落之後安心駕駛,享受汽車應用的諸多好處。

Danny Lin是ATP的副總裁和SD協會董事會成員。在ATP, ,Danny負責全球供應的戰略合作夥伴關係和聯盟。與SD協會董事會一起,Danny正在推動不斷擴展SD記憶卡在非傳統市場中的使用,包括物聯網、工業/嵌入式、醫療保健和汽車領域。可以透過DannyL@us.atpinc.com聯繫Danny。

Saurabh Pande負責在ATP現有和新的戰略客戶群中進行業務開發、解決方案工程和技術營銷。可以透過SaurabhP@us.atpinc.com聯繫Saurabh

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