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穿戴式醫療器材亟需更安全、高密度的非揮發性記憶體

醫療電子元件市場的最新現況,勢必將帶動市場部署更多的安全記憶體裝置以及非揮發性記憶體晶片。

隨著全球逐漸從新型冠狀病毒肺炎的危機中復甦,不僅患者接受專業照護治療後可能留下後遺症,一般的醫療實務也受到全面性的衝擊。華邦身為利基型記憶體解決方案的領導製造商,持續關注並掌握醫療設備市場等領域的產業趨勢。這場疫情全球大流行後,對於患者的健康監測和面對面的醫療服務稍稍起了變化,也顯然地將為個人穿戴式醫療器材創造更大的需求。需求模式的改變,對記憶體產品的使用者來說意義重大。

醫療電子元件市場的最新現況,勢必將帶動市場部署更多的安全記憶體裝置以及非揮發性記憶體晶片,以期用來儲存更多使用者資料,並降低每位元的單位成本。

個人醫療器材隱含遭入侵或攻擊的風險

要說我們從COVID-19(新冠肺炎)中學到了什麼,應該是大量有感染可能的群體聚集在密閉空間時,會造成相應的健康風險。在可預見的未來,許多國家/地區的民眾仍需繼續遵守室內空間保持社交距離的強制規定。像是學校、工廠還有醫院,都必須設法減少室內群聚人數,以維持安全距離。因此,醫療照護體系必須優先考量一些能在醫院以外進行監測和診斷的技術,患者也不再需要親自到院接受觀察。消費者早已習慣使用穿戴式活動追蹤裝置,監測心率等生命徵象。就華邦目前的預測,醫療從業人員使用穿戴式裝置治療各種疾病症狀的比例將快速成長。

患者可望迅速接納此種全新的醫療方式。COVID-19絕不會是最後一種在全球大流行的新型病毒,近期出現的HIV、MERS和SARS都是很好的例子,加上人口數不斷成長,使得人類很容易從野生動物身上感染到新型疾病。這次的COVID-19讓我們學到一課,必須注意身體健康,如果不幸染疾,症狀也會較輕微。追蹤健康與活動範圍裝置的出現,讓消費者能以嶄新的方式維持健康的生活,提高對新型疾病的抵抗力。

因此,在COVID-19爆發後,專業型穿戴式診斷設備和消費型穿戴式裝置都很有可能成為市場新寵兒。不過,穿戴式醫療技術的使用者數量大幅成長,卻會帶來安全性的隱憂,兩個原因如下: 專業型醫療設備在部分使用案例下具有安全關鍵特性—攸關使用者的性命。為此,裝置必須要能抵擋分散式阻斷服務攻擊等的惡意襲擊,以免裝置作業中斷或癱瘓。穿戴式裝置會記錄使用者的私人資料,且大多透過藍牙低功耗無線電等無線連網傳送至智慧型手機等主機裝置。重要的是,使用者必須能夠信任自己的裝置只會將資料提供給獲授權方,例如使用者的醫師等。

連網穿戴式裝置確實具有風險,美國食品藥物管理局(FDA)等官方機構都已發出一連串的警告,要求裝置使用者和製造商留意已知的風險,像是會影響藍牙低功耗無線電晶片組的資安弱點SweynTooth系列。2020年3月,FDA在SweynTooth的有關公告中表示,「在特定狀況下已能公開取得可利用這些弱點的軟體」。

華邦提供能儲存程式碼和資料的安全記憶體,可助穿戴式裝置和醫療設備製造商一臂之力,抵禦SweynTooth等威脅。醫療器材在傳輸資料或程式碼時,所面臨的威脅最為嚴重:例如,在穿戴式心率監測裝置透過藍牙低功耗連線,將心率測量記錄上傳至使用者的智慧型手機;或是從雲端透過無線網路,將更新韌體傳送至穿戴式裝置的時候。

針對簡易型的穿戴式產品,安全性的佈建大多侷限於微控制器或系統晶片(SoC),這類裝置上會有一個內建於晶片的小型快閃記憶體區域,用於儲存安全程式碼。但對更精密的裝置而言,會因為程式碼容量過大,超出嵌入式MCU的記憶體容量,因此需要使用外接快閃記憶體來儲存程式碼。但這類外接記憶體若缺乏加密引擎和信任根等安全功能,則會成為安全漏洞。只要外接記憶體有風險,不論主機MCU或SoC的安全性再高,整個裝置和其中的資料仍會暴露在風險之下。

華邦的TrustME系列安全快閃記憶體產品恰能解決這個問題。TrustME系列中最新的記憶體產品W77Q,能避免裝置遭受遠端軟體攻擊,它能確保連網醫療器材獲得安全可靠的端對端安全性,達到下列目標:安全程式碼更新,包含透過更新授權單位與W77Q之間的端對端加密通道執行無線更新,甚至是在主機MCU或SoC已遭到入侵的情況下也能進行。安全開機與信任根。在Flash裝置和主機之間傳輸已驗證且加密的資料。開機與應用程式之程式碼的晶片內執行 (XiP,Execute-in-Place)。系統復原能力,開啟主要安全功能如保護、偵測及復原。

如何用更低的成本儲存大量使用者個人資料

使用穿戴式裝置和家用患者監測設備,能紓解醫療機構的壓力,並協助診療室和醫院維持社交距離政策,只不過這些個人設備會產生大量個人資料。市面上已有內建多重感測器的監測設備,這些裝置可同時追蹤各種生命徵象,像是心率、心率變異度、血氧濃度和溫度等。

穿戴式裝置由於無法持續連網,其系統架構必須能將使用者資料儲存於本機,因此需要高容量的非揮發性記憶體。此外,患者的診斷和治療需要用這些資料進行判斷,因此資料完整性也是關鍵任務要求之一。

傳統用於非揮發性、零錯誤資料儲存裝置的記憶體類型為NOR Flash,在512Mbit以下的低容量應用中,NOR Flash是極具成本效益的選擇。然而所需的資料容量達到512Mbit以上時,NAND Flash的製程優勢便能展現其長處。

在華邦的醫療設備市場展望中,用於儲存使用者資料的NOR Flash需要有高可靠度、高速的替代選擇,而這些替代方案將逐漸受到市場青睞。為此,華邦開發了全新技術,可提高其SLC NAND Flash可靠產品的讀寫效能。

舉例來說,W25N QspiNAND系列有512Mbit、1Gbit、2Gbit和4Gbit的容量選擇,其與傳統SPI NOR Flash共用相同介面,能輕鬆快速置換現有設計中的產品,而且512Mbit容量的每位元單位成本更低,使用的電路板空間也更少。W25N裝置亦具備快速的編程/抹除效能而且可靠穩定:包含10萬次以上的編程/抹除週期,和超過10年的資料保存期。晶片內建錯誤修正碼(ECC)引擎,可確保儲存空間內的資料不會發生位元錯誤。

華邦亦提供更高效能的遷移路徑,適用於整合大量感測器並以高取樣速度運作的醫療器材:高效能的QspiNAND Flash和OctalNAND Flash產品提供與SLC NAND Flash品質相同的高標可靠度,而且資料頻寬還更高。

新一代的個人醫療器材

COVID-19(新冠肺炎)肆虐的影響力還在醞釀中,但我們已能明確知道,醫療產業勢必得使用更多的個人和穿戴式技術。資料是這些新興個人醫療器材的關鍵,對於安全和儲存系統的設計也有很大的影響。

華邦在記憶體技術上的高瞻遠矚,使其得以在安全NOR Flash產品以及高可靠度、高容量QspiNAND Flash的開發上搶得先機。穿戴式醫療技術的市場日新月異,OEM可以信賴華邦,持續選用其推出的全新產品類型和技術,滿足市場對安全、低成本程式碼與資料儲存的最新需求。(本文由華邦電子提供,林稼弘整理報導)


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