Gone in a Flash – vom Kommen und Gehen verschiedener Speicherformate

Beim Implementieren eines Wechselspeichersystems in Ihr Produktdesign, ist es wichtig zu berücksichtigen, wie lange das Format (Formfaktor) verfügbar sein wird. Michael Barrett, Geschäftsführer bei Nexus Industrial Memory, erörtert die verschiedenen Speicherformate, wann diese eingeführt und wie schnell sie wieder vom Markt verdrängt wurden und wie man die Gefahr der Obsoleszenz für eigene Produkte durch den Einsatz industrieller Speicherlösungen minimiert.

Ein weiterer Vorteil von Wechselspeicherprodukten (Engl. removable memory), die speziell für industrielle Anwendungen entwickelt wurden, ist der kontrollierte Vertrieb über autorisierte Distributoren, ganz im Gegensatz zu freizugänglichen Consumer-Produkten. Datakey-Produkte, wie der Schlüssel, das Token und viele andere Formate und die entsprechenden Buchsen können ausschließlich über Datakey-Distributoren bezogen werden. Dieser Umstand fügt dem Konzept eine weitere Sicherheitsebene hinzu und gibt Unternehmen die Gewissheit, dass Datendiebstahl weniger wahrscheinlich ist, auch dann, wenn ein Datenträger mal verloren gehen sollte.

Wechselspeicher werden aus vielen Gründen verwendet, einschließlich der Speicherung und Übertragung von Dateien, der Implementierung von Software- und Firmware-Updates und zur Authentifizierung von Benutzern, zum Beispiel in Zugangskontrollsystemen. Für viele Anwendungen ist es wahrscheinlich, dass die Speichermedien und die entsprechenden Anschlussbuchsen über mehrere Jahre im Einsatz sein werden, oder sogar Jahrzehnte, wenn man die Anforderungen des Militärs oder die Logistik berücksichtigt, die mit der Wartung abgelegener Standorte wie Windparks verbunden ist.

Dementsprechend ist es wichtig, die gesamte beabsichtigte Lebensdauer des Endprodukts sowie die betrieblichen Anforderungen zu berücksichtigen, bevor man sich auf einen Formfaktor bzw. eines der Wechselspeicherformate festlegt, die meist für den Consumer-Bereich und zur Verwendung mit generischen IT-Produkten ausgelegt und uns daher wohl bekannt sind. Betrachten wir nun die Schnelligkeit, mit der viele dieser Formfaktoren verschwanden.

Distant Memory – erste Massenspeicher für die Hosentasche
Multi Media Cards (MMCs) wurden 1997 als kompakte Speicherlösung für den Einsatz in Digitalkameras, Mobiltelefonen und PDAs entwickelt. Die MMC verfügt über sieben Pins und überträgt Daten durch Oberflächenkontakt mit einer kompatiblen Steckbuchse. Die Abmessungen des Mediums entsprechen 32 mm Länge, 24 mm Breite und 1,4 mm Tiefe.

Mit der Gründung der Secure Digital Music Initiative (SDMI), die zur Bekämpfung von Musikpiraterie beitragen soll, wurde 1999 das Secure Digital (SD)-Format entwickelt, um die Verwaltung digitaler Rechte zu ermöglichen.

Die SD-Karte hat zwei Pins mehr als die MMC und ist asymmetrisch, um zu verhindern, dass sie falsch eingesetzt wird. Die elektrischen Kontakte sind etwas unter der Oberfläche versenkt, um sie zu schonen und vor Berührungen zu schützen. Die beiden Geräte sind jedoch in gewissem Maße kompatibel und haben den gleichen Umriss, aber mit 2,1 mm ist die SD etwas stärker. Eine MMC-Karte kann in einen SD-Kartenleser eingesteckt und verwendet werden, vorausgesetzt, die entsprechenden Treiber sind auf dem Hostgerät vorhanden, eine SD-Karte ist jedoch zu groß, um in einem MMC-Leser verwendet zu werden.

Die Vorteile von SD gegenüber MMC sowie die Einwegkompatibilität trugen nur wenige Jahre nach der Einführung der ersteren stark zur Obsoleszenz der letzteren bei.

Die SD-Karte – eine lange Erfolgsstory
Obwohl im Consumer-Bereich sehr beliebt, war das SD-Format einigen Änderungen unterzogen worden und viele der Updates sind inzwischen auch schon wieder veraltet. Die Einführung des SD-Formats ist jetzt über 20 Jahre her und es gab mehrere Iterationen. Das Original, bekannt als Secure Digital Standard Capacity (SDSC) und Versionen mit größerer Speicherkapazität, die als Secure Digital High Capacity (SDHC) und Secure Digital eXtended Capacity (SDXC) bezeichnet werden. Eine weitere Version, die Secure Digital Ultra Capacity (SDUC) mit bis zu 128TB Kapazität kam 2018 auf den Markt.

Obwohl physisch und elektronisch identisch, können die neueren Ausführungen Probleme mit den Lesegräten für ältere SD-Karten verursachen, was problematisch für Entwickler ist, die sich frühzeitig auf das SD-Format festgelegt hatten und sich inzwischen neueren Formaten anpassen mussten.

Im Jahr 2003 wurde ein kleinerer Formfaktor von SD eingeführt, der als Mini-SD bekannt ist und aufgrund seiner kompakten Größe von 21,5 x 20 x 1,4 mm hauptsächlich in der Mobiltelefonindustrie vermarktet wurde. Die Produktion wurde jedoch 2008 aufgrund des Erfolgs der 2005 eingeführten Micro-SD eingestellt, deren Abmessungen nur noch 15 x 11 x 1mm betragen.

Hätten man auf das Mini-SD-Format gesetzt, hätte deren Obsoleszenz nur drei Jahre später (nach der Einführung der Micro-SD) möglicherweise die Aktualisierung der bereits im Feld befindlichen Systeme erfordert oder den Einsatz von SD-Konvertern, die wegen des erhöhten Risikos einer Fehlfunktion der Kontakte nicht das Mittel der Wahl sind.

Während die Micro-SD nach wie vor sehr beliebt ist, sind viele der neueren Mobiltelefone nicht mehr kompatibel, so dass wir in den kommenden Jahren evtl. auch einen Rückgang beim Einsatz dieses Formats sehen werden.



Oben, eine Illustration zur Veranschaulichung der allzu kurzen Lebensdauer beliebter Wechselspeicherformate aus dem Consumer-Segment. Im krassen Gegensatz dazu, industrielle Datakey™-Formate, die bereits seit Jahrzehnten unverändert im Einsatz sind.

Das Vermächtnis von USB
USB-Flashlaufwerke, auch unter einer Vielzahl anderer Bezeichnungen geläufig, sind der Standard für die Datenspeicherung im Consumer-Bereich. USB-Flashdrives, die erstmals 1999 auf den Markt kommen, werden überall verwendet, besonders wenn es mehr auf Portabilität und Handlichkeit als auf maximale Platzersparnis ankommt (hier kommt SD ins Spiel). USB-Sticks werden nicht in Kameras oder Mobiltelefonen verwendet, sondern häufiger zum Speichern, Transportieren und Sichern von Dateien zwischen verschiedenen PCs oder Systemen.

Während USB-Typ-A, der ursprüngliche Anschluss, immer noch an fast allen Computern vorzufinden ist, sind die Speichersticks selbst nicht unverwüstlich und haben eine begrenzte Lebensdauer. Die meisten Hersteller geben ca. 10.000 Lese-/Schreibzyklen und (nur) 1.500 Steckzyklen an, und das ohne Garantie.

Handelsübliche USB-Sticks sind nicht dazu geeignet, um für längere Zeit mit einem Gerät verbunden zu bleiben, da sie dann ständig ausgelesen und beschrieben werden, wodurch sie sich abnutzen und ihre Lebensdauer verkürzt wird, was sie für industrielle Anwendungen ungeeignet macht, bei denen sie möglichweise für Jahre eingesteckt bleiben.

Neben technischen Unzulänglichkeiten der USB-Sticks, hat auch die zunehmende Popularität von Cloud-Speicher dazu geführt, dass immer mehr Menschen ihre Dateien auf Servern im Netz speichern. Man kann auf den Cloud-Speicher von überall zugreifen und der USB-Stick verliert an Bedeutung.

Während die Cloud-Übertragung für die meisten industriellen Anwendungen ungeeignet ist, wird ihre Popularität an anderer Stelle den Markt für USB-Geräte sicherlich beeinflussen, so verzichtet man bei Apple schon lange darauf, Macbooks mit einem USB-Anschluss vom Typ-A auszustatten.

Also, was ist die Lösung für industrielle Elektronikentwickler?
Industrielle Anwendungen stellen besondere Anforderungen an Wechselspeichersysteme und spielen bei der Wahl des Formats eine wichtige Rolle. Weil neben der Langlebigkeit auch die Robustheit und Portabilität sehr wichtig sind, haben SD-Karten und USB-Sticks Nachteile, die gründlich bedacht werden sollten. Nicht zuletzt muss man sich fragen, ob die Formate auch in der Zukunft noch in Umlauf, verfügbar und langfristig unterstützt bleiben.

Glücklicherweise sind Wechselspeichersysteme für den industriellen Einsatz mit garantierter Langzeitverfügbarkeit auf dem Markt erhältlich. Zum Beispiel waren Datakey™-Systeme schon 1987, also zehn Jahre vor der Einführung der ersten USB und SD-Karten, im industriellen Einsatz und deren Formfaktor, Schnittstelle und Anschluss haben sich seither nicht verändert.

Eines der Datakey™-Formate, wie der elektronische EEPROM-Datenschlüssel, ist genau auf die typischen Anwendungen, wie beispielsweise als Komponente eines Zugangskontrollsystems, ausgelegt. Die Keys sind intuitiv bedienbar, werden in den elektronischen Schließzylinder eingesteckt, verriegeln durch eine 45°-Drehung im Schloss und bieten dem Benutzer das höchste Maß an Zuverlässigkeit, Sicherheit und sind garantiert langfristig verfügbar.

www.nexusindustrialmemory.com

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