新一代穿戴式醫(yī)療設(shè)備亟需更安全、高密度的非揮發(fā)性?xún)?nèi)存

作者：華邦電子安全解決方案營(yíng)銷(xiāo)處處長(zhǎng) 陳宏瑋、華邦電子閃存產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理 黃信偉

毫無(wú)疑問(wèn)，在后疫情時(shí)代，患者健康監(jiān)測(cè)方式的改變，以及面對(duì)面醫(yī)療問(wèn)診服務(wù)的變化等，都將對(duì)個(gè)人及可穿戴醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)生更大的需求。而這種終端需求的改變，也勢(shì)必將引發(fā)市場(chǎng)對(duì)更安全、高容量的非揮發(fā)性存儲(chǔ)產(chǎn)品的新一輪需求，以滿(mǎn)足可穿戴設(shè)備儲(chǔ)存更多用戶(hù)數(shù)據(jù)、每單位價(jià)格成本更合理、同時(shí)具備更高安全性能的需要。

個(gè)人醫(yī)療器材隱含被入侵或攻擊的危險(xiǎn)

在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，許多國(guó)家/地區(qū)的民眾仍需繼續(xù)遵守室內(nèi)空間保持社交距離的強(qiáng)制規(guī)定。如學(xué)校、工廠和醫(yī)院，都必須設(shè)法減少室內(nèi)聚集人數(shù)，以維持安全社交距離。因此，醫(yī)療衛(wèi)生體系必須優(yōu)先考慮一些能在醫(yī)院外進(jìn)行監(jiān)測(cè)和診斷的技術(shù)，從而患者不必親自到醫(yī)院進(jìn)行觀察。

穿戴式的健康追蹤裝置，為人們提供了一種新的生活方式，使其能夠保持更健康的生活習(xí)慣，并增強(qiáng)對(duì)抗疾病的能力?，F(xiàn)在，大多數(shù)的人已經(jīng)熟悉穿戴式的健康追蹤裝置，如用戶(hù)心率監(jiān)測(cè)等。華邦預(yù)測(cè)，未來(lái)醫(yī)療人員使用可穿戴式裝置治療各種疾病的比例將快速增加。而在后疫情時(shí)代，專(zhuān)業(yè)型穿戴式醫(yī)療設(shè)備以及消費(fèi)型穿戴式醫(yī)療裝置都很有可能成為市場(chǎng)的新寵兒。

但是，穿戴式醫(yī)療技術(shù)的使用者數(shù)量大幅成長(zhǎng)，卻也帶來(lái)了相關(guān)的安全性隱患：

· 專(zhuān)業(yè)型醫(yī)療設(shè)備在部分使用案例下具有極高的安全特性要求——攸關(guān)使用者性命。因此，這些裝置必須能抵擋分布式阻斷服務(wù)攻擊等惡意襲擊，以免裝置作業(yè)中斷或癱瘓。

· 穿戴式裝置會(huì)記錄用戶(hù)的私人數(shù)據(jù)，且大多通過(guò)無(wú)線(xiàn)連網(wǎng)（如藍(lán)牙低功耗無(wú)線(xiàn)電）傳送至智能手機(jī)等主機(jī)裝置。重要的是，使用者必須能夠信任自己的裝置只會(huì)將數(shù)據(jù)提供給獲授權(quán)方，例如使用者的醫(yī)生等。

使用連網(wǎng)穿戴式裝置確實(shí)存在風(fēng)險(xiǎn)，美國(guó)食品藥物管理局（FDA）等官方機(jī)構(gòu)曾發(fā)出系列警告，要求裝置用戶(hù)和制造商留意已知的風(fēng)險(xiǎn)，比如會(huì)影響藍(lán)牙低功耗無(wú)線(xiàn)電芯片組的SweynTooth系列網(wǎng)絡(luò)安全漏洞。今年3月，F(xiàn)DA就在有關(guān)SweynTooth的公告中表示，“在特定狀況下已能公開(kāi)獲得利用這些漏洞的軟件”。醫(yī)療器材在傳輸數(shù)據(jù)或程序代碼時(shí)，所面臨的威脅最為嚴(yán)重：例如，在穿戴式心率監(jiān)測(cè)裝置通過(guò)藍(lán)牙低功耗聯(lián)機(jī)將心率測(cè)量記錄上傳至用戶(hù)的智能型手機(jī)時(shí)；或是從云端通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將更新的固件傳送至穿戴式裝置的時(shí)候。

針對(duì)簡(jiǎn)易型的穿戴式產(chǎn)品，安全措施的構(gòu)建大多局限于微控制器或系統(tǒng)芯片（SoC），這類(lèi)裝置上會(huì)有一個(gè)內(nèi)建于芯片的小型閃存區(qū)域，用于存儲(chǔ)安全程序代碼。但對(duì)更精密的裝置而言，由于程序代碼容量過(guò)大，超出嵌入式MCU的內(nèi)存容量，因此需要使用外接式閃存來(lái)儲(chǔ)存程序代碼。

但這類(lèi)外接式內(nèi)存若缺乏加密引擎和信任根等安全功能，則會(huì)成為安全漏洞。假若外接內(nèi)存有風(fēng)險(xiǎn)，不論主機(jī)MCU或SoC的安全性再高，整個(gè)裝置和其中的數(shù)據(jù)都將受到安全威脅。華邦的TrustME?系列中的最新安全內(nèi)存產(chǎn)品W77Q，能保護(hù)裝置免受遠(yuǎn)程軟件攻擊，確保連網(wǎng)醫(yī)療器材獲得安全可靠的端對(duì)端安全性。

TrustME? W77Q主要通過(guò)以下功能，解決潛在安全問(wèn)題：

· 安全程序代碼更新，包括通過(guò)更新授權(quán)單位與W77Q之間的端對(duì)端加密通道執(zhí)行無(wú)線(xiàn)更新，甚至在主機(jī)MCU或SoC遭到入侵的情況下也能進(jìn)行；

· 安全開(kāi)機(jī)與信任根

· 在Flash裝置和主機(jī)之間傳輸已驗(yàn)證且加密的數(shù)據(jù)

· 開(kāi)機(jī)與應(yīng)用程序之程序代碼的芯片內(nèi)執(zhí)行 （XiP，Execute-in-Place）

· 系統(tǒng)復(fù)原能力，開(kāi)啟主要安全功能如保護(hù)、偵測(cè)及復(fù)原。

如何優(yōu)化成本儲(chǔ)存大量個(gè)人資料

使用穿戴式裝置和家用患者監(jiān)測(cè)設(shè)備，能緩解醫(yī)療機(jī)構(gòu)的壓力，并協(xié)助診療室和醫(yī)院維持安全的社交距離。然而，這些個(gè)人設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的個(gè)人資料數(shù)據(jù)。市面上已有內(nèi)建多重傳感器的監(jiān)測(cè)設(shè)備，這些裝置可同時(shí)追蹤各種生命體征，比如心率、心率變異度、血氧濃度和溫度等?？纱┐魇窖b置由于無(wú)法持續(xù)連網(wǎng)，其系統(tǒng)架構(gòu)必須能將用戶(hù)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存于本機(jī)，因此需要高容量的非揮發(fā)性?xún)?nèi)存。此外，患者的診斷和治療需要用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷，因此數(shù)據(jù)完整性也是關(guān)鍵任務(wù)要求之一。

傳統(tǒng)用于非揮發(fā)性、零錯(cuò)誤數(shù)據(jù)儲(chǔ)存裝置的內(nèi)存類(lèi)型為NOR Flash，在512Mbit以下的低容量應(yīng)用中，NOR Flash是極具成本效益的選擇。但當(dāng)所需的數(shù)據(jù)容量達(dá)到512Mbit以上時(shí)，NAND Flash的制程更具優(yōu)勢(shì)。在華邦的醫(yī)療設(shè)備市場(chǎng)展望中，用于儲(chǔ)存用戶(hù)數(shù)據(jù)的NOR Flash需要有高可靠度、高速的替代選擇。為此，華邦開(kāi)發(fā)了全新技術(shù)，提高其SLC NAND Flash產(chǎn)品的讀寫(xiě)效能。

例如，W25N QspiNAND系列提供512Mbit、1Gbit、2Gbit和4Gbit的容量選擇，并與傳統(tǒng)SPI NOR Flash共享相同接口，因而能簡(jiǎn)單快速地置換現(xiàn)有設(shè)計(jì)中的產(chǎn)品，而且512Mbit容量的每位單位成本更低，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(wěn)定：產(chǎn)品包含10萬(wàn)次以上的編程/抹除周期，以及超過(guò)10年的資料保存期。芯片內(nèi)建錯(cuò)誤修正碼（ECC）引擎，可確保儲(chǔ)存空間內(nèi)的數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生位錯(cuò)誤。

此外，華邦還提供更高效能的遷移路徑，適用于整合大量傳感器并以高取樣速度運(yùn)作的醫(yī)療器材：高效能的QspiNAND Flash和OctalNAND Flash產(chǎn)品提供與SLC NAND Flash質(zhì)量相同的高標(biāo)可靠度，而且數(shù)據(jù)帶寬還更高。

新一代的個(gè)人醫(yī)療器材

新冠疫情的影響還在持續(xù)中，但可以明確的是，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)勢(shì)必將使用更多的個(gè)人和穿戴式技術(shù)設(shè)備。其中，數(shù)據(jù)是這些新興個(gè)人醫(yī)療器材的關(guān)鍵，并且對(duì)安全和儲(chǔ)存系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有很大的影響。穿戴式醫(yī)療技術(shù)市場(chǎng)日新月異，華邦的安全NOR Flash產(chǎn)品以及高可靠度、高容量的QspiNAND Flash在開(kāi)發(fā)上搶得先機(jī)，OEM可以信賴(lài)華邦，持續(xù)選用其推出的全新產(chǎn)品類(lèi)型和技術(shù)，滿(mǎn)足市場(chǎng)對(duì)安全、低成本程序代碼與數(shù)據(jù)儲(chǔ)存的最新需求。