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穿戴式医疗器材亟需更安全、高密度的非挥发性存储器

医疗电子元件市场的最新现况,势必将带动市场部署更多的安全存储器装置以及非挥发性存储器芯片。

随著全球逐渐从新型冠状病毒肺炎的危机中复苏,不仅患者接受专业照护治疗后可能留下后遗症,一般的医疗实务也受到全面性的冲击。华邦身为利基型存储器解决方案的领导制造商,持续关注并掌握医疗设备市场等领域的产业趋势。这场疫情全球大流行后,对于患者的健康监测和面对面的医疗服务稍稍起了变化,也显然地将为个人穿戴式医疗器材创造更大的需求。需求模式的改变,对存储器产品的使用者来说意义重大。

医疗电子元件市场的最新现况,势必将带动市场部署更多的安全存储器装置以及非挥发性存储器芯片,以期用来储存更多使用者资料,并降低每位元的单位成本。

个人医疗器材隐含遭入侵或攻击的风险

要说我们从COVID-19(新冠肺炎)中学到了什么,应该是大量有感染可能的群体聚集在密闭空间时,会造成相应的健康风险。在可预见的未来,许多国家/地区的民众仍需继续遵守室内空间保持社交距离的强制规定。象是学校、工厂还有医院,都必须设法减少室内群聚人数,以维持安全距离。因此,医疗照护体系必须优先考量一些能在医院以外进行监测和诊断的技术,患者也不再需要亲自到院接受观察。消费者早已习惯使用穿戴式活动追踪装置,监测心率等生命征象。就华邦目前的预测,医疗从业人员使用穿戴式装置治疗各种疾病症状的比例将快速成长。

患者可望迅速接纳此种全新的医疗方式。COVID-19绝不会是最后一种在全球大流行的新型病毒,近期出现的HIV、MERS和SARS都是很好的例子,加上人口数不断成长,使得人类很容易从野生动物身上感染到新型疾病。这次的COVID-19让我们学到一课,必须注意身体健康,如果不幸染疾,症状也会较轻微。追踪健康与活动范围装置的出现,让消费者能以崭新的方式维持健康的生活,提高对新型疾病的抵抗力。

因此,在COVID-19爆发后,专业型穿戴式诊断设备和消费型穿戴式装置都很有可能成为市场新宠儿。不过,穿戴式医疗技术的使用者数量大幅成长,却会带来安全性的隐忧,两个原因如下: 专业型医疗设备在部分使用案例下具有安全关键特性—攸关使用者的性命。为此,装置必须要能抵挡分散式阻断服务攻击等的恶意袭击,以免装置作业中断或瘫痪。穿戴式装置会记录使用者的私人资料,且大多透过蓝牙低功耗无线电等无线连网传送至智能型手机等主机装置。重要的是,使用者必须能够信任自己的装置只会将资料提供给获授权方,例如使用者的医师等。

连网穿戴式装置确实具有风险,美国食品药物管理局(FDA)等官方机构都已发出一连串的警告,要求装置使用者和制造商留意已知的风险,象是会影响蓝牙低功耗无线电芯片组的资安弱点SweynTooth系列。2020年3月,FDA在SweynTooth的有关公告中表示,「在特定状况下已能公开取得可利用这些弱点的软件」。

华邦提供能储存程序码和资料的安全存储器,可助穿戴式装置和医疗设备制造商一臂之力,抵御SweynTooth等威胁。医疗器材在传输资料或程序码时,所面临的威胁最为严重:例如,在穿戴式心率监测装置透过蓝牙低功耗联机,将心率测量记录上传至使用者的智能型手机;或是从云端透过无线网络,将更新韧体传送至穿戴式装置的时候。

针对简易型的穿戴式产品,安全性的布建大多局限于微控制器或系统芯片(SoC),这类装置上会有一个内建于芯片的小型快闪存储器区域,用于储存安全程序码。但对更精密的装置而言,会因为程序码容量过大,超出嵌入式MCU的存储器容量,因此需要使用外接快闪存储器来储存程序码。但这类外接存储器若缺乏加密引擎和信任根等安全功能,则会成为安全漏洞。只要外接存储器有风险,不论主机MCU或SoC的安全性再高,整个装置和其中的资料仍会暴露在风险之下。

华邦的TrustME系列安全快闪存储器产品恰能解决这个问题。TrustME系列中最新的存储器产品W77Q,能避免装置遭受远程软件攻击,它能确保连网医疗器材获得安全可靠的端对端安全性,达到下列目标:安全程序码更新,包含透过更新授权单位与W77Q之间的端对端加密通道执行无线更新,甚至是在主机MCU或SoC已遭到入侵的情况下也能进行。安全开机与信任根。在Flash装置和主机之间传输已验证且加密的资料。开机与应用程序之程序码的芯片内执行 (XiP,Execute-in-Place)。系统复原能力,开启主要安全功能如保护、侦测及复原。

如何用更低的成本储存大量使用者个人资料

使用穿戴式装置和家用患者监测设备,能纾解医疗机构的压力,并协助诊疗室和医院维持社交距离政策,只不过这些个人设备会产生大量个人资料。市面上已有内建多重传感器的监测设备,这些装置可同时追踪各种生命征象,象是心率、心率变异度、血氧浓度和温度等。

穿戴式装置由于无法持续连网,其系统架构必须能将使用者资料储存于本机,因此需要高容量的非挥发性存储器。此外,患者的诊断和治疗需要用这些资料进行判断,因此资料完整性也是关键任务要求之一。

传统用于非挥发性、零错误资料储存装置的存储器类型为NOR Flash,在512Mbit以下的低容量应用中,NOR Flash是极具成本效益的选择。然而所需的资料容量达到512Mbit以上时,NAND Flash的制程优势便能展现其长处。

在华邦的医疗设备市场展望中,用于储存使用者资料的NOR Flash需要有高可靠度、高速的替代选择,而这些替代方案将逐渐受到市场青睐。为此,华邦开发了全新技术,可提高其SLC NAND Flash可靠产品的读写效能。

举例来说,W25N QspiNAND系列有512Mbit、1Gbit、2Gbit和4Gbit的容量选择,其与传统SPI NOR Flash共享相同接口,能轻松快速置换现有设计中的产品,而且512Mbit容量的每位元单位成本更低,使用的电路板空间也更少。W25N装置亦具备快速的编程/抹除效能而且可靠稳定:包含10万次以上的编程/抹除周期,和超过10年的资料保存期。芯片内建错误修正码(ECC)引擎,可确保储存空间内的资料不会发生位元错误。

华邦亦提供更高效能的迁移路径,适用于集成大量传感器并以高取样速度运行的医疗器材:高效能的QspiNAND Flash和OctalNAND Flash产品提供与SLC NAND Flash质量相同的高标可靠度,而且资料带宽还更高。

新一代的个人医疗器材

COVID-19(新冠肺炎)肆虐的影响力还在酝酿中,但我们已能明确知道,医疗产业势必得使用更多的个人和穿戴式技术。资料是这些新兴个人医疗器材的关键,对于安全和储存系统的设计也有很大的影响。

华邦在存储器技术上的高瞻远瞩,使其得以在安全NOR Flash产品以及高可靠度、高容量QspiNAND Flash的开发上抢得先机。穿戴式医疗技术的市场日新月异,OEM可以信赖华邦,持续选用其推出的全新产品类型和技术,满足市场对安全、低成本程序码与资料储存的最新需求。(本文由华邦电子提供,林稼弘整理报导)


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