【CS创世SD NAND征文】额贴式睡眠监测仪的数据守护者：存储芯片如何实现7×24小时安眠状态下的全时稳定记录

额贴式睡眠监测仪产品背景

额贴式睡眠监测仪是一款贴合额头使用的智能监测设备，旨在为用户提供全面的睡眠质量分析。它通过内置的传感器，实时收集如脑电波、心率、呼吸频率等多维度睡眠数据。

这款产品对存储有着较高要求。在容量上，长时间连续监测会生成大量数据，足够的存储容量才能确保完整记录整个睡眠周期的数据。速度方面，快速存储数据能避免信息丢失，保证监测数据的实时性和准确性。稳定性至关重要，睡眠监测需持续整晚，存储芯片必须能在长时间运行中稳定保存数据，防止数据损坏或丢失。CS创世SD NAND存储芯片凭借其高容量、高速度和高稳定性，能很好地满足额贴式睡眠监测仪的存储需求，为精准分析睡眠质量提供可靠的数据支撑。

技术方案

额贴式睡眠监测仪主要由主控芯片nrf52832、存储芯片CSNP64GCR01 - BOW、传感器模块、无线通信模块、电源管理模块和显示交互模块构成。

核心组件

• 主控芯片nrf52832：作为设备核心，负责协调各模块工作。凭借其低功耗特性，保障设备长时间运行。内置高性能32位ARM Cortex - M4F处理器，快速处理传感器采集的数据。
• 存储芯片CSNP64GCR01 - BOW：拥有64Gbit（8GByte）容量，用于存储睡眠监测数据。其稳定的存储性能，确保数据安全可靠，即便在设备意外断电情况下，数据也不会丢失。

其他模块

• 传感器模块：集成加速度计、陀螺仪等传感器，精准捕捉用户睡眠时的动作、体位变化等数据，为主控芯片分析睡眠质量提供原始信息。
• 无线通信模块：采用蓝牙技术，将处理后的数据实时传输至手机等终端设备，方便用户查看睡眠报告，也便于医生远程获取数据进行诊断。
• 电源管理模块：采用低功耗设计，为各模块提供稳定电源。具备充电管理功能，支持设备反复充电使用。
• 显示交互模块：配备小型显示屏，可简单显示睡眠时间、睡眠阶段等基本信息。用户能通过按键进行操作，如开启/关闭监测等。

工作流程

• 传感器实时采集数据并传输至主控芯片，主控芯片处理数据后，将结果存储在CSNP64GCR01 - BOW芯片中，同时通过无线通信模块发送至终端。用户可在终端查看详细睡眠报告，也可通过显示交互模块在设备上查看基本信息。电源管理模块持续为各模块供电，保障设备正常运行。

技术选型及核心技术剖析

主控芯片：nrf52832

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• 额贴式睡眠监测仪选用nrf52832作为主控芯片，其低功耗特性堪称关键，睡眠监测需长时间持续工作，该芯片先进的电源管理与优化射频架构，让设备用小型电池就能续航数天甚至数周，避免频繁换电池的麻烦，还不会因功耗高干扰用户睡眠。高集成度也是一大亮点，它集成多个功能模块，减少外部元件使用，利于把监测仪做小做轻，让用户佩戴更舒适。同时，它具备强大的无线通信能力，能稳定地将监测数据传输到手机等终端设备。其处理能力也很出色，可快速处理传感器收集的复杂睡眠数据，保障监测结果准确。综合来看，nrf52832的低功耗、高集成度、强通信与处理能力，完美契合额贴式睡眠监测仪长时间、小型化、精准监测的需求。

存储芯片：CSNP64GCR01-BOW

• 这颗芯片具备显著优势，其尺寸相对较小，在当下市场环境中，对于 8GB 容量的芯片而言，能够做到 7*8.5 这样小巧规格的极为少见。这一特性使得它在众多应用场景中脱颖而出，尤其对于穿戴产品来说，堪称绝佳之选。小巧的尺寸能更好地适配穿戴设备紧凑的空间布局，助力产品实现轻薄化设计。此外，该芯片功耗极低。它所采用的 64G-BOW 技术可智能运作，当主控对 SD NAND 不进行任何操作时，SD NAND 能自动进入待机状态，且待机功耗低于 100uA，有效延长设备续航。

免驱动特性简化开发流程

• 已内置Flash管理程序，直连SD/SPI接口即可使用，兼容SD2.0协议，最高支持SD 3.0协议，读写速度更快，尤其是小文件读写速度。还可根据监测仪特性需求提供定制化功能开发服务，大大缩短开发周期。

LGA - 8封装与小巧尺寸优势显著

• LGA - 8封装使得机贴手贴操作都极为方便， 7*8.5 mm的微型化设计，相比传统存储方案能节省30%的PCB空间。对于额贴式睡眠监测仪而言，内部空间有限，每一处空间都需合理利用。CS创世SD NAND的紧凑设计，让监测仪在有限空间内能更合理地布局各类传感器、通信模块等关键部件。这不仅有助于实现监测仪的轻薄化、便携化设计，方便用户佩戴，还为集成更多功能模块释放了空间，提升产品的整体性能与竞争力。

容量适宜性满足监测需求

• 它提供4Gb的灵活容量选择，额贴式睡眠监测仪可根据自身功能需求，如存储睡眠时长、睡眠阶段、心率变化等大量数据，选择合适的容量，有效降低成本。

擦写寿命长契合长期使用

• 内置SLC NAND晶圆，擦写寿命可达5 - 10W次，能保证监测仪在长期使用过程中，频繁读写数据时存储芯片的耐用性，确保数据的完整记录。

稳定可靠保障数据安全

• 该芯片耐高温、抗电流冲击强，通过10k次随机掉电高低温冲击测试。内置的四大Flash管理算法，能有效提高整体使用寿命和稳定性，保障监测仪数据存储的安全与可靠，避免因存储问题导致睡眠数据丢失或错误。

SD NAND存储芯片技术微型化设计助力监测仪创新

• 在额贴式睡眠监测仪的设计中，存储模块的性能与体积至关重要。CS创世SD NAND采用 7*8.5 LGA - 8封装，仅有8个引脚，相较于传统存储方案，可节省30%的PCB空间。这为监测仪在有限空间内合理布局高精度生物传感器、无线通信模块等提供了可能。微型化设计不仅助力监测仪实现更加轻薄、精致的外观，满足用户对便携性和美观性的追求，还为集成更多智能功能模块释放了空间，如增加睡眠质量分析算法、健康建议推送等功能，让监测仪的使用更加便捷、智能，为用户带来全新的睡眠监测体验，推动监测仪产品向智能化、小型化方向不断迈进。

SD NAND内置Flash管理算法保障数据精准

• 平均读写算法：NAND Flash的物理块存在擦写寿命限制。SD NAND启用平均读写算法，让擦写操作均匀分布到整体物理块上，使所有物理块可用寿命趋于一致，提高整体使用寿命和稳定性，确保长期可靠运行。
• EDC和ECC算法：NAND Flash存储数据时会出现位反转和位偏移现象。数据写入后会添加校验位，一旦数据错误，SD NAND先调用EDC算法提示异常，再调用ECC算法修复错误，保证数据完整性和正确性。
• 均衡电荷散射算法：对集中物理块擦写会产生强电场影响周边块。SD NAND采用该算法将擦写块均匀分布，电场相互抵消，降低对周边块干扰，保护物理结构，延长使用寿命。
• 垃圾回收算法：NAND Flash更新数据时，新数据写入空白块，旧数据块被标记为垃圾。随着“垃圾数据”积累，SD NAND主动启动垃圾回收算法，搬移有效数据块并擦除垃圾块，回收存储空间，维持系统高效运行。

存储芯片性能实测

• 产品使用的芯片是 CSNP64GCR01 - BOW，是一款性能出色的存储芯片，具备诸多优良特性。它拥有64Gbit（8GByte）的存储容量，能满足不少设备的数据存储需求。工作电压为3.3V，在电力供应方面适配常见的电路设计。在温度适应性上表现卓越，可在0℃至70℃的正常温度环境下稳定工作，甚至能在 - 25℃至85℃的极端温度条件下正常运行，无论是低温的寒冷环境还是高温的炎热场景，都能保障数据存储的可靠性。采用LGA - 8封装形式，尺寸仅为7×8.5mm，小巧精致，便于集成到各类小型化设备中。同时，它属于MLC（多层单元）类型，达到商业级品质标准，质量有保障。

读写性能

在本次针对额贴式睡眠监测仪所采用的 CS 创世 SD NAND 存储芯片的读写性能测试中，我们借助 CrystalDiskMark 8.0.6 x64 软件进行了全面且细致的评估。测试结果充分彰显了该存储芯片卓越的性能优势，具体分析如下：

• 从测试数据来看，在设定 4 线程、64MiB 测试数据量的条件下，存储芯片展现出了稳定且高效的读写能力。读取速度方面，SEQ1M Q8T1 测试项达到了 20.92 MB/s，SEQ1M Q1T1 也有 20.75 MB/s，这一连续读取速度能够确保额贴式睡眠监测仪在快速读取大量睡眠数据时，如长时间的脑电、眼电等生理信号数据，能够实现高效的数据传输，减少数据读取等待时间，为后续的数据分析和处理提供有力支持。

• 写入速度上，SEQ1M Q8T1 测试项为 17.41 MB/s，SEQ1M Q1T1 为 16.55 MB/s，这样的连续写入速度保证了监测仪在实时采集睡眠数据时，能够迅速且稳定地将数据写入存储芯片，避免因写入速度慢而导致数据丢失或采集延迟，确保了睡眠监测数据的完整性和实时性。

• NAND Flash存在块擦写寿命限制，若频繁对同一部分物理块进行擦写，会加速其老化，使其过早达到寿命极限，进而对存储的稳定性以及芯片的整体寿命产生不利影响。SD NAND芯片引入了平均读写算法。当存在擦写动作时，该算法能够智能地将操作均匀分配至各个物理块，避免局部物理块过度损耗。从读写速度测试结果来看，得益于该算法的精准调控，SD NAND在不同使用阶段均能保持稳定的读写速度，未出现因部分物理块损坏而导致的速度波动或异常情况。这不仅实现了物理块使用的均衡化，还显著提升了芯片的整体使用寿命与稳定性，有力保障了数据存储的安全性和可靠性。

• 在随机读写测试中，RND4K Q32T1 和 RND4K Q1T1 测试项分别展示了芯片在小块数据随机读写方面的能力。读取速度分别为 7.73 MB/s 和 6.88 MB/s，写入速度分别为 6.42 MB/s 和 6.23 MB/s。在额贴式睡眠监测仪的实际应用中，系统可能需要频繁地随机访问存储芯片中的特定数据片段，例如查询某一时间段的睡眠阶段数据或特定生理指标。出色的随机读写性能使得这些操作能够快速完成，大大提升了监测仪的响应速度和整体性能，为用户提供更加流畅的使用体验。

稳定性测试结果分析

• 在针对额贴式睡眠监测仪的稳定性测试中，CS 创世 SD NAND 存储器展现出了令人瞩目的可靠性。额贴式睡眠监测仪需要长时间持续监测使用者的睡眠状态，包括脑电、眼电、肌电等多通道生理信号，这对存储器的稳定性提出了极高要求。CS 创世 SD NAND 存储器经过长时间连续读写操作以及模拟高负荷运行场景，始终保持着稳定的性能输出。在长达数周甚至数月的连续监测过程中，未出现数据丢失、读写错误或性能骤降等情况。这得益于其先进的存储架构和精湛的制造工艺，确保了在持续工作状态下，存储单元能够精准地存储和读取睡眠监测数据，为医生或用户提供了完整、准确的睡眠分析依据，无论是用于临床诊断还是个人健康管理，都能轻松应对。

跌落测试

• 此前，产品采用TF卡作为数据存储介质。TF卡需插在特定接口上，具备可插拔性，便于随时更换或拔下。然而，在实际使用中，产品若不慎跌落，TF卡极易因震动而松动，导致其与电路的连接稳定性下降。轻者会造成数据丢失，用户需花费时间与精力进行数据恢复；重者则可能导致机器故障，无法正常启动与运行。为有效解决这一隐患，我们对存储方案进行了优化，将TF卡替换为SD NAND芯片。该芯片在生产制造过程中直接焊接于电路板上，结构稳固，不会像TF卡那样因外力作用而松动，从而保障了存储的可靠性与稳定性，提升了产品的整体质量。

行业展望

• 随着人们对健康管理的重视程度不断提高，以及智能可穿戴设备技术的飞速发展，额贴式睡眠监测仪市场正呈现出蓬勃发展的态势。存储芯片作为额贴式睡眠监测仪的核心组件之一，正从单一的数据存储载体向智能健康管理核心升级。CS 创世 SD NAND 凭借其微型化设计、卓越稳定性与灵活适配性，不仅为额贴式睡眠监测仪带来了更精准、更可靠的睡眠监测体验，更有望在智能健康监测、远程医疗等领域拓展应用边界。

• 未来，伴随智能健康管理系统对低功耗、高响应速度存储需求的激增，此类存储芯片将成为构建“睡眠监测 + 健康分析 + 远程服务”的智慧健康生态中不可或缺的底层技术支柱。在额贴式睡眠监测仪产品中，CS 创世 SD NAND 的高集成度特性使产品得以在有限空间内集成更多的传感器模块，如心率传感器、血氧传感器等，实现更全面的睡眠和健康监测；其高可靠性保障了设备在各种复杂环境中持续稳定运行，为用户提供准确、可靠的健康数据；而定制化存储方案则可支持用户长期的睡眠和健康数据存储，为医生进行疾病诊断和治疗方案制定提供丰富的数据支持。为人们的健康生活提供更有力的保障。

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