自红外运动探测器和激光TripWires的时代以来，视觉安全系统已大大发展。如今，高清相机将视频流到本地视觉处理系统中。这些支持的监视摄像机检测运动，隔离和识别对象，捕获面，表情和手势，甚至可以推断人们在视野中的意图。他们录制有趣的视频，并将所有重大事件转发给中央安全控制台。

集成AI功能将安全摄像机转变为智能工具，以积极检测威胁并增强监视。例如，意图推断允许安全摄像机快速预测人群，零售商店和工业设施中的可疑行为模式。例子：启用AI的摄像机可以实时检测无人值守的包装，车牌和人员，并将其报告给安全人员。

根据Grandview Research的一份报告，由于使用了AI技术和日益增长的安全问题，预计AI支持的安全摄像机的市场将在2024年至2032年之间的复合年增长率超过18％。该复合年增长率将使市场从2023年的75.5亿美元增加到2032年的342亿美元。

需要计算功率

越来越多的复杂性需要增强计算能力。虽然该古董运动传感器仅需一个电容器和二极管，但实时对象和面部检测需要数字信号处理器（DSP）。表达或手势识别等高级推论需要EDGE AI：紧凑，低功耗神经网络加速器。

推断意图可能是具有数千万或数亿个参数的小语言模型的工作，要求使用更强大的推理引擎。不太明显的是，功能上的增长对安全摄像机的本地非易失性存储子系统具有深远的影响。存储，容量，性能，可靠性和安全性都已成为必不可少的问题。

存储的新角色

在大多数嵌入式系统中，存储子系统的作用很简单。它提供了一个非易失性的地方来保留代码和参数。初始化嵌入式系统时，将信息传输到DRAM。在此使用模型中，阅读仅发生在初始化上，并且并不特别敏感。仅在更改参数或更新代码并且对性能敏感时才发生写作。

高级安全摄像机的用例完全不同。存储子系统将对各种任务，神经网络模型的大量参数文件以及来自相机的不断流式压缩视频保存大量代码。

为了管理能源消耗，设计人员可以关闭一些处理器和大部分DRAM，直到相机检测到运动为止。这意味着系统将急需加载代码和参数文件，因为它开始将视频流式传输到存储中。因此，潜伏期和转移率都是必不可少的。

在一些庞大的神经网络模型中，存储子系统还必须保存工作数据，例如存储在网络层中的中间值或目前未处理的层的参数。这将导致数据在执行过程中加载的存储和参数中分配数据，这是与静态代码存储的截然不同的使用模型。

储存满足新需求

除了规模上，这些高级安全摄像机中的存储使用模型比典型的嵌入式系统模型少于AI调整数据中心中的典型嵌入式系统模型。这种差异将对相机的存储子系统硬件和固件施加新的需求。

主要需求是增加容量和速度。这项责任首先落在Nand Flash芯片上。存储设计人员使用最新的多级和四级级别的堆叠式电池NAND技术来获得这些应用程序的能力。而且，当然，他们选择具有最高速度和最低潜伏期的芯片。

但是，只有存储控制器可以利用其速度和容量并提供这些高级芯片所需的复杂的管理和错误校正，只有具有Terabit容量的快速NAND闪存芯片才能满足安全摄像机应用程序的需求。

然后，让我们看一下存储控制器。控制器必须支持NAND芯片可以维持的读取数据率。它必须处理这些芯片的庞大地址空间。但这仅仅是开始。

存储控制器的任务

NAND闪存技术中的错误校正至关重要。随着时间的推移，软错误率和芯片的恶化使得有必要具有强大的错误校正代码（ECC）算法以可靠地恢复数据。但是，应用程序依赖性有多重要？在录制的视频中，错误的像素或两个错误可能是无关紧要的。神经网络模型可以明显容忍微小错误。

但是，可执行代码中的一个不好的位置可以关闭相机并强制重新启动。在神经网络模型中的临界点，尤其是对于小语言模型的临界点的参数中，最重要的位（MSB）可能导致不正确的推断。因此，关键任务安全摄像机需要功能强大的端到端误差校正。到达系统DRAM的数据必须精确是最初发送到存储子系统的数据。

对于高级NAND闪存芯片而言，此需求变得特别有趣。每种类型的芯片 - 每个类型的供应商的过程，每个单元格的逻辑水平的数量以及堆栈中的单元格数 - 将具有其误差综合症。理想情况下，控制器的ECC算法将为特定的NAND芯片设计。

衰老是另一个问题 - Flash细胞随着继续阅读和写作而磨损。但是，正如我们已经看到的那样，安全摄像机在相机的一生中几乎可以不断地读写存储。这是超密集闪光芯片的最糟糕的用例。

为了使事情变得更加复杂，相机通常安装在无法接近的位置并经常被隐藏，因此频繁的服务价格昂贵，有时会适得其反（图1）。他们记录的视频对安全或执法机构的记录很长时间至关重要，因此随着时间的推移，退化是一个问题。

管理闪存电池耐力是一个必不可少的问题，因为相机通常安装在无法接近的位置中。

控制器能够在整个芯片上均匀分配磨损，擦洗内存中的错误，并应用冗余的独立磁盘（RAID）类似技术来纠正错误，可以转化为系统可靠性和较低的总拥有成本。

为了应对这些威胁，必须对存储控制器进行预科。应为快速检查点捕获，读/写锁定阵列的锁定，以及在功率损失或物理损坏的情况下快速，安全的擦除设施。对于钝网络攻击，存储子系统必须具有安全的启动过程，访问控制和加密。

一个设计示例

要欣赏此存储应用程序中涉及的细节级别，我们只能关注一个功能：混合区域。多级或四级NAND存储中的某些单元格仅能存储一个数据，而不是两个或四个位。用作单一水平的细胞称为杂交区。与每个单元格存储多个位相比，它们的读写时间要短得多。

存储控制器可以在许多方面使用此功能。它可以在此处存储代码以进行快速加载，例如引导代码。它可以存储必须按需将DRAM分类为DRAM的神经网络模型的参数。为了安全性，控制器可以使用混合区域将敏感数据与存储阵列的其余部分中使用的访问方法隔离。或者，控制器可以在系统故障的情况下为快速的DRAM内容保留一个混合区域。

图2这里是Ferrissd控制器如何提供混合区域，这是将单个NAND模拟分为单独的单层单元格（SLC）和多级单元格/3D三级细胞（MLC/TLC区）的独特能力。来源：硅运动

混合区的灵活性最终支持多功能安全系统中的各种存储需求，从用于实时应用程序的高速数据访问（例如真实的访问到安全存储的诸如关键存档录像的安全存储）。

选择安全摄像机的存储

先进的AI安全摄像机需要强大的存储解决方案，以进行关键任务AI视频监视应用程序。以下是存储控制器如何使用ECC技术提供企业级数据完整性和可靠性的示例。

图3这是存储控制器如何优化ECC算法的选择。

高级安全摄像机的存储需求远远超出了简单的嵌入式系统的简单代码和参数存储。它们越来越类似于云存储系统中的要求，并且需要具有错误纠正，可靠性和安全功能的SSD控制器。 这种相似性在控制器供应商的经验中也非常重视 。