Zehn Gründe, die für Industrie-SD-Karten sprechen

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SD-Industriekarten vertragen auch extreme Temperaturen

SD-Industriekarten sind generell im erweiterten Temperaturbereich (-20 bis 85°C) und im industriellen Temperaturbereich (-40 bis 85°C) erhältlich.

Industrie-SD-Karten nutzen alle Flashzellen optimal

Verschiedene Verfahren des Wear Levelings sichern bei industriellen SD-Karten durch optimale gleichmäßige Ausnutzung aller Flashzellen eine möglichst lange Lebensdauer. Dabei kommen prinzipiell zwei Verfahren zum Einsatz.

Das dynamische Wear Leveling verwendet nur freie Blöcke. Ist also eine SD-Karte zu 90% belegt, können nur noch rund 10% der Blöcke für das Wear Leveling verwendet werden. Dies führt zu einer drastischen Verkürzung der Lebensdauer. Daher wird das dynamische Wear Leveling nur bei zeitkritischen Zugriffen (lange Daten-Bursts) eingesetzt.

Das statische Wear Leveling verwendet zusätzlich die belegten Blöcke. Ein belegter Block wird zuerst kopiert, dann gelöscht und steht schließlich für das Wear Leveling zur Verfügung. Der Nachteil dieses Verfahrens ist der erhöhte Zeitaufwand, was sich negativ auf die Schreibrate niederschlägt. Daher werden in der Praxis immer beide Verfahren angewandt. Ein weiteres Schlagwort ist der Begriff globales Wear Leveling.

Flash-Controller können zum Teil das Wear Leveling immer nur auf einen Flash-Chip anwenden und nicht auf alle verwendeten Flash-Chips. Dies führt wiederum zu einer verkürzten Lebensdauer. Moderne Controller werben mit globalem Wear Leveling, bei dem alle Flash-Chips als eine Einheit betrachtet werden. Dadurch wird eine optimale Lebensdauer erreicht.

Wie in Bild 4 zu sehen ist, besteht eine SD-Karte aus einem Controller mit zwei Schnittstellen. Eine Schnittstelle stellt die Verbindung mit der Außenwelt her und entspricht der SD-Spezifikation 1.0, 2.0 oder 3.0. Sie kann in zwei Modi (SPI- oder SD-Card-Mode) betrieben werden. Die zweite Schnittstelle stellt die Verbindung zum Flash her, in dem die eigentlichen Daten abgelegt werden.

SD-Karten sind intern wie eine Festplatte organisiert, also in Sektoren von jeweils 512 Byte. Der Controller verwaltet das Mapping von logischen Sektoren (Logical block addresses, LBA) auf die physikalischen Sektoren (physical block addresses, PBA). Dies ist nötig um zu einen das Wear Leveling realisieren zu können und zum anderen defekte Blöcke auszublenden (Bild 5).

Industrielle SD-Karten gibt es ab 128 MByte

Während die kleinste verfügbare Kapazität von Consumer-SD-Karten bei 2 GByte liegt, sind für industrielle Anwendungen selbst 128 MByte gut verfügbar. Die obere Grenze liegt derzeit bei 8 GByte, 16 GByte sind in Vorbereitung.

Zukunftssicherheit der SD-Karte

Die SD-Speicherkarte hat sich durchgesetzt – das gilt auch für die Micro-SD-Karte. Andere Formate wie die XD Picture Card, MMC, SmartMedia, Sony Memory Stick, etc. sind dagegen mittlerweile vom Markt verschwunden oder ziehen sich immer mehr zurück.

Der SD-Standard 1.0 war für Kapazitäten bis einschließlich 2 GByte ausreichend. Bereits im Mai 2006 wurde der Standard 2.0 (HC – High Capacity) gesetzt. Dieser umfasst Kapazitäten von 4 bis 32 GByte. Für noch größere Kapazitäten wurde im April 2009 der Standard XC geschaffen, der Kapazitätswerte von 64 GByte bis 2 TByte definiert. Mit der Einführung der Geschwindigkeitsklasse UHS104 sind Transferraten von bis zu 104 MByte/s möglich.

Industrie-SD-Karten haben den Vorteil, dass die Komponenten Controller, Firmware und Flash sich über einen Zeitraum von 2 bis 5 Jahren nicht ändern. Zudem wird jede Änderung durch eine „Product Change Notification“ (PCN) dokumentiert - damit bleiben Größen wie Lebensdauer (Endurance), Stromverbrauch und Stabilität kalkulierbar.

* Dipl .-Ing. (FH) Andreas Bock ist Section Manager Industrial Memory Solutions,

Dipl.-Ing. (FH) André Kepper, FAE Industrial Memory Solutions, beide bei Glyn

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