Der Bedarf an der effizienten Speicherung großer Datenmengen von Kameras wächst rasant, von der Überwachung und Fabrikautomatisierung bis hin zur Datenverarbeitung für Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI). Das Marktforschungsunternehmen Statistics MRC geht davon aus, dass der globale Markt für industrielle Bildverarbeitung von 8.54 Milliarden US-Dollar im Jahr 2017 auf 16.89 Milliarden US-Dollar im Jahr 2026 wachsen wird, während Allied Market Research prognostiziert, dass der weltweite Markt für Automobilkameras bis 10 ein jährliches Wachstum von fast 24.1 % auf 2025 Milliarden US-Dollar verzeichnen wird .
Erweiterte thermische NVMe-SSD-Lösung und Systemintegrationsservice für fahrzeuginterne Anwendungen steigern Leistung und Zuverlässigkeit
Der Bedarf an der effizienten Speicherung großer Datenmengen von Kameras wächst rasant, von der Überwachung und Fabrikautomatisierung bis hin zur Datenverarbeitung für Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI). Das Marktforschungsunternehmen Statistics MRC geht davon aus, dass der globale Markt für industrielle Bildverarbeitung von 8.54 Milliarden US-Dollar im Jahr 2017 auf 16.89 Milliarden US-Dollar im Jahr 2026 wachsen wird, während Allied Market Research prognostiziert, dass der weltweite Markt für Automobilkameras bis 10 ein jährliches Wachstum von fast 24.1 % auf 2025 Milliarden US-Dollar verzeichnen wird .
Abbildung 1: Der Bedarf, große Mengen visionärer Daten effizient zu speichern, wächst
Im Hinblick auf KI gibt es eine Explosion von Anwendungen, die maschinelles Lernen nutzen, wobei Muster durch die Analyse großer Mengen visionärer Daten identifiziert werden. Diese Anwendungen erfordern zuverlässigen, leistungsstarken Speicher mit hoher Kapazität.
Von einem vollständig verwirklichten, selbstfahrenden Auto sind wir vielleicht noch weit entfernt, aber viele Luxusautos der Spitzenklasse werden Selbstparkfunktionen bieten, die durch modernste Technologie mit Sensoren, visueller Datenspeicherung, und KI. Da sich die Technologie für Anwendungen im Transportbereich wie Überwachung, Datenprotokollierung im Fahrzeug und Autopiloten verbessert, besteht ein erheblicher und wachsender Bedarf an der effizienten Speicherung großer Mengen bildbasierter Daten. Alle diese Anwendungen erfordern einen zuverlässigen, leistungsstarken Speicher mit hoher Kapazität. In vielen Fällen müssen solche Systeme auch in anspruchsvollen Umgebungen mit großen Temperaturbereichen, starken Vibrationen, hoher Luftfeuchtigkeit und/oder instabilen Stromversorgungen betrieben werden.
Stellen Sie sich zum Beispiel den UPS-Lkw-Fahrer vor, der mitten in einer eiskalten Winternacht stundenlang quer durchs Land fährt. Oder ein Auto, das in der drückenden Sommerhitze mitten in der Innenstadt von Los Angeles im Stau steht.
In vielen Fällen müssen solche Systeme auch in anspruchsvollen Umgebungen betrieben werden, beispielsweise in einer Produktionsanlage, in der Karosserie eines Fahrzeugs oder Flugzeugs oder im Freien. Während SSDs, die auf nichtflüchtigem NAND-Flash-Speicher basieren, die Technologie der Wahl sind, kann es beim Einsatz von SSDs in industriellen oder „Nicht-Verbraucher“-Anwendungen zu Problemen kommen. Darüber hinaus nehmen Leistung, Zuverlässigkeit und Ausdauer von NAND-Flash mit zunehmender Speicherdichte ab.
In einem solchen Fall unterstützte Advantech ein Projekt, bei dem es um die Videoaufzeichnung im Fahrzeug und ein Datenprotokollierungssystem ging. Die Anforderungen: ein Datenerfassungssystem mit hoher Kapazität in einem sehr kleinen Formfaktor, das die Leistung von PCIe-SSDs unter Verwendung des NVMe-Kommunikationsprotokolls nutzt. Das für den weltweiten Einsatz konzipierte Gesamtsystem musste bei Temperaturen von -20 °C bis 70 °C betrieben werden. Während der Einsatz mehrerer NVMe-SSDs in einem System einen hervorragenden Durchsatz bei starker Leistung bietet, erzeugt der Zusammenbau von 6 bis 12 NVMe-SSDs mit hohem Stromverbrauch auch erhebliche Wärme. Da das System sehr kompakt sein und in Fahrzeuganwendungen passen musste, stellte die Wärmeableitung ein großes Hindernis dar.
In diesem Fall boten die SQFlash 920 NVMe SSDs von Advantech die perfekte Lösung. Die SSDs nutzten die BiCS 3D NAND-Flash-Technologie von Toshiba, unterstützten eine Kapazität von bis zu 8 TB pro Laufwerk und verfügten über einen integrierten Stromausfallschutz und fortschrittliche Sicherheitstechnologien.
Abbildung 2: SQFlash SSD von Advantech
- Stromausfallschutz: Wenn die Spannung unter 2.9 V fällt, stoppt der Controller alle Speicheraktivitäten, um zu verhindern, dass ungültige Daten geschrieben oder darauf zugegriffen wird. Sobald die Stromversorgung wiederhergestellt ist, bewertet eine Datenintegritätsprüfung die Gültigkeit der Daten und ergreift Korrekturmaßnahmen, um die Möglichkeit falscher Daten aufgrund eines unvollständigen Schreibvorgangs auf den Flash auszuschließen.
- Power Drop Catcher: Selbst ein Stromausfall von weniger als 1 ms (in vielen Industrieszenarien nicht ungewöhnlich) kann die Lese-/Schreibfunktion beeinträchtigen oder zum Einfrieren von Geräten führen. Mit Power Drop Catcher schränkt ein eingebetteter Reset-IC die Reset-Zeit ein, um Störungen zu bewältigen, die durch Spannungsabfälle entstehen können.
- Flush-Manager: DRAM, das zur Steigerung der SSD-Leistung und -Ausdauer eingesetzt wird, indem es als Cache zwischen dem Controller und dem Speicher fungiert, muss mit Strom versorgt werden. Flush Manager sorgt für Datenintegrität, indem er sicherstellt, dass gültige Daten im Falle eines Stromausfalls oder einer instabilen Stromversorgung nur im Flash-Speicher und nicht im Cache gespeichert werden.
- Spannungsstabilisator: Basierend auf einem Tantal-Kondensator-Array sorgt diese integrierte Funktion für eine stabile Stromversorgung sowohl des Flash-Speichers als auch des DRAM-Cache, wenn der integrierte Spannungsdetektor eine instabile Leistungsaufnahme erkennt (unter 4.75 V oder über 5.25 V).
Ein weiterer wichtiger Aspekt war die Sicherheit der gespeicherten Daten. SQFlash-SSDs begegneten diesem Problem durch eine Vielzahl fortschrittlicher Datensicherheitsfunktionen, die von Funktionen zum Sperren von Lese- und Schreibbefehlen über eine SSD-Firmware-Einstellung bis hin zu Optionen zum schnellen Löschen oder Löschen im Notfall reichen.
Die SSD wurde mit Advantechs umfangreichem Know-how in den Bereichen Wärmemanagement und eingebettetes Systemdesign entwickelt und verfügt über ein innovatives Kühlkörperdesign, das im Vergleich zu NVMe-SSDs, die ausschließlich auf thermischer Drosselung als einziger passiver Temperaturregelung basieren (die auch langsamer wird), dazu beigetragen hat, die Innentemperaturen um bis zu 30 °C zu senken SSD-Leistung drastisch reduzieren). Um die Wärmeableitung zu maximieren, wurden diese Kühlkörper in Verbindung mit Wärmeleitpaste verwendet und bieten eine hervorragende mechanische Flexibilität, um das Risiko einer physischen Beschädigung der SSD-Komponenten durch einen plötzlichen Temperaturwechsel zu vermeiden. Dank integrierter Wärmesensoren in der NVMe-SSD war es möglich, die SSD-Arbeitstemperaturen zu überwachen, SMART-Daten anzuzeigen und den Systemlüfter automatisch zu steuern, um die Hitze dieses kompakten Systems aktiv zu reduzieren. Über die Advantech WISE-PaaS-Cloud-Plattform mit der SSD PMQ-Funktion (Predictive Maintenance Quality) konnte der Kunde problemlos auf thermische Informationen zugreifen und Schwellenwerte für den Systemalarm und/oder automatisch angepasste Arbeitslasten festlegen. Schließlich war die Advantech SQFlash NVMe SSD als TCG-OPAL 2.0-kompatibles Laufwerk mit der patentierten Sicherheitsfunktion „Flash Lock“ von Advantech ausgestattet. Diese Funktion ermöglichte es der SSD, sich bei Bedarf automatisch mit dem Mainboard zu verbinden. Es trug dazu bei, Daten vor unbefugtem Zugriff zu schützen und die Vertraulichkeit der Daten weiter zu gewährleisten.
Diese leistungsstarke und robuste NVMe-SSD-Lösung erwies sich als ideal für die Anforderungen des Kunden geeignet. Die Design-in-Fähigkeiten und Fertigungsdienstleistungen von Advantech trugen auch dazu bei, die Markteinführungszeit für die neueste Produktversion des Kunden zu verkürzen. Insgesamt war der Kunde mit der Lösung von Advantech für diesen unglaublich wichtigen neuen Anwendungsfall sehr zufrieden.
