22.1.2019 Používáte jednotky Unipi 1.1 či Unipi Neuron a Váš systém vyžaduje odolné a spolehlivé paměťové karty? Právě pro Vás je určen nejnovější přírůstek v nabídce Unipi - 2 GB průmyslová microSD karta architektury SLC.
Před nedávnem do sortimentu e-shopu Unipi přibyla nová položka v podobě 2GB průmyslové microSD karty. Na první pohled nemusí být zjevný důvod, proč tuto kartu preferovat před standardními kartami, které za nižší cenu nabídnou vyšší kapacitu paměti. Pokud ale obě karty prozkoumáme do hloubky, zjistíme, že SLC průmyslová karta ve skutečnosti skýtá řadu výhod, které ji činí ideální volbou pro nasazení v automatizačních projektech kladoucích vysoké nároky na spolehlivost, životnost a odolnost paměťového úložiště. Tento článek si pak klade za cíl Vám rozdíl mezi standardními a průmyslovými kartami více přiblížit.
Jak SD karta funguje
Pro vysvětlení výhod průmyslových SD karet je nejprve nutné alespoň stručně nastínit, jak vlastně SD karty fungují a co způsobuje jejich opotřebení. Paměť SD karet sestává ze sítě paměťových buněk, sloučených do paměťových bloků. Každá buňka obsahuje malý tranzistor se záporně nabitými elektrodami, které jsou propojeny dvojicí nad sebou umístěných hradel. Dolní, tzv. plovoucí hradlo je izolováno tenkou nevodivou vrstvou a ve výchozím stavu nedrží žádný elektrický náboj (tj. paměť je prázdná). V takovém případě je registrována logická 1. Pokud ale do dané buňky náboj při zápisu dat přivedeme, část elektronů proudících mezi elektrodami pronikne do plovoucího hradla skrze izolační vrstvu, kde zůstane “uvězněna”. V takovém případě se logický stav buňky změní na 0. Tento proces je reverzibilní a elektrony lze z plovoucího hradla opětovně odvést, paměť tak lze mazat či přepisovat. Buňky jsou sdruženy do paměťových bloků, při přepisování dat pak jsou všechny buňky daného bloku před zapsáním informace nejprve navráceny zpět do logického stavu 1.
Běžné vs. průmyslové microSD karty
Právě s technologií zápisu a přepisování dat souvisí největší nevýhoda paměťových karet, kterou představuje omezený počet zápisů. Izolační vrstva oxidu je při každém zápisu vystavena silnému náboji, který postupně narušuje její integritu. Pokud je pak karta přepisována velmi často, izolační vrstva ztrácí svou schopnost zadržovat elektrony a dochází tak k únikům náboje z buňky. To způsobuje zmenšování kapacity paměti a může vyústit až ve ztrátu či poškození uložených dat.
Standardní MLC paměťové karty, představované např. 16 GB microSD kartami užívanými na jednotkách Unipi Neuron a Unipi 1.1, jsou schopné do jedné buňky zapsat dva a více bitů informace zároveň; buňka tak může nabývat více logických stavů. Díky vyšší hustotě dat tak mají MLC karty výhodný poměr ceny ku kapacitě. Zvláště v aplikacích vyžadujících časté přepisování dat na kartě se ale projeví slabiny MLC architektury. Vyšší počet logických stavů rozpoznávaných dle variací náboje na plovoucím hradle činí paměť citlivější na opotřebení izolační vrstvy a úniky náboje. MLC karty rovněž mají nevýhodu delší doby zápisu i čtení, kdy na izolační vrstvu působí náboj delší dobu a urychluje se tak její opotřebení. Běžná MLC karta tak má průměrnou životnost zhruba 3 000 cyklů čtení/zápis, po jejímž uplynutí se doporučuje kartu vyměnit za novou. V prostředí automatizace je tato životnost obvykle postačující pro kontroléry nasazené ve smart home sestavách, případně v menších komerčních projektech. U rozsáhlejších projektů či ve sféře průmyslové automatizace, kde jsou kontroléry (a tím pádem i jejich datová úložiště) vystaveny vysokému datovému provozu, již ale daná životnost stačit nemusí. Zvláště v průmyslovém prostředí pak můžou na kartu působit i externí rizikové faktory - typicky jde například o vysokou/nízkou provozní teplotu, výkyvy napájení, vibrace a další.
Pro taková prostředí je v kontextu jednotek Unipi Neuron a Unipi 1.1 nejvhodnější volbou právě průmyslová microSD karta. Oproti běžným kartám spočívá její největší výhoda v SLC architektuře, kdy je do jedné buňky možné zapsat pouze jeden bit informace. Jedna buňka tak může mít pouze dva logické stavy - 0 a 1. Rapidně se tak zrychluje zápis i čtení dat, opotřebení izolantu pak má na životnost karty výrazně menší vliv. Průmyslové karty rovněž obvykle disponují rozšířeným rozsahem provozních teplot, zvýšenou odolností vůči nárazům (např. při upuštění karty na zem či vypadnutí ze slotu), systémem ochrany dat při výpadku napájení a dalšími ochranami. Ve výsledku tak může životnost SLC průmyslových karet dosahovat až 100 000 cyklů čtení/zápis. Životnost a odolnost pak bohatě vyvažuje nevýhody SLC architektury v podobě nižší hustoty dat a tím i vyšší pořizovací ceny.
Otestováno v praxi
Vhodnost SLC karet pro systémy s vysokými nároky na paměťová úložiště potvrdil test jednoho z našich zákazníků. Ten průmyslové karty nasadil do celkem třinácti kontrolérů řídících komplexní hotelový systém - ten kromě řízení osvětlení a vytápění zahrnuje i řízení a monitoring chytrého pivovaru, řízení čističky odpadních vod a dalších systémů. Kromě častého přepisování dat zde paměťové karty čelily i výpadkům elektřiny, které jsou v dané lokalitě časté. U několika kontrolérů pak majitel prováděl i řízené výpadky, kdy byly jednotky úmyslně a opakovaně vypojovány z napájení. I přes veškerou popsanou zátěž ale průmyslové karty obstály a ani u jedné z nich nedošlo k poškození či ztrátě dat, a to ani po roce nepřetržitého provozu.
Aktualizace 2020: Do sortimentu dodány pSLC paměťové karty
Na e-shopu Unipi nově naleznete i pSLC paměťové karty Swissbit S-46u s prodlouženou životností a zvýšenou odolností. Karta je založena na principu MLC, zároveň ale emuluje vlastnosti architektury SLC a přejímá tak největší přednosti obou technologií. Ve srovnání s MLC kartami díky tomu nabídne několikanásobně delší životnost, zatímco oproti SLC kartám má výhodu výrazně nižší pořizovací ceny. Karta S-46u tak představuje výhodný kompromis mezi životností a cenou a je vhodná pro všechny aplikace se zvýšenými nároky na spolehlivost. Pro více informací navštivte porovnání typů microSD karet a jejich vlastností dostupné na tomto odkazu.
Kam dál?
Pokud Vás výhody průmyslových SLC karet přesvědčily, navštivte e-shop Unipi. Kromě standardní 16GB MLC karty pro běžné použití zde nově naleznete i 2GB SLC průmyslovou kartu.
