Карты памяти SD: SDHC, SDXC, miniSD, microSD
Карта памяти или флэш-карта — это компактное электронное запоминающее устройство, используемое для хранения цифровой информации. Современные карты памяти изготавливаются на основе флэш-памяти, хотя принципиально могут использоваться и другие технологии. Карты памяти широко используются в электронных устройствах, включая цифровые фотоаппараты, сотовые телефоны, ноутбуки и нетбуки, планшеты и MP3-плееры. Карты памяти являются компактными, перезаписываемыми, и, кроме того, они могут хранить данные без потребления энергии.
SD
Secure Digital Memory Card (SD) — это портативная флэш-карта памяти, которая используется в цифровых фотокамерах, мобильных телефонах, КПК, коммуникаторах и смартфонах, GPS-навигаторах и игровых приставках.
Карта памяти SD была разработана в 2001 году компанией San Disk на базе MMC-карты. Размер карты 24x32x2,1 мм.
Карта оснащена собственным контроллером и особенной областью, которая способна, в отличие от MMC, запрещать незаконное чтение информации согласно требованиям «Secure Digital Music Initiative», отсюда и название — «Secure Digital».
В картах памяти SD используется специальный протокол записи, недоступный обычным пользователям.
Очень часто карту SD можно заменить MMC-картой. Однако, в обратном направлении замена почти всегда невозможна, так как карта SD несколько толще и просто может не пройти по размеру в слот для MMC.
По объему памяти SD карты бывают следующих типов:
- SD 1.0 — объемом от 8 Мб до 2 Гб
- SD 1.1 — объемом до 4 Гб
- SDHC — объемом до 32 Гб
- SDXC — объемом до 2 Тб
SDHC
SDHC (Secure Digital High Capacity) — это сменная карта флэш-памяти, по спецификации SDA 2.00, которая была введена SD Card Association (SDA), объединяющей порядка 500 производителей карт флеш-памяти. SDHC – это дальнейшее развитие формата SD (Secure Digital). Объём карт SDHC увеличен до 32 Гб. Обычно карты такого типа имеют файловую систему FAT32 (в отличие от FAT 16/32 для SD).
SDXC
SDXC (Secure Digital Extended Capacity) — это сменная карта флэш-памяти по новыму стандарту SDXC (eXtended Capacity), которую представила SD Association на выставке CES в 2009 году.
Эти карты поддерживают объём до 2 Тб (2 199 023 255 552 байт) и имеют скорость обмена до 104 Мб/с. Этот стандарт пока поддерживается далеко не всеми устройствами. Если SDXC-карту вставить в устройство, которое не поддерживает этот стандарт, то появится запрос о форматировании карты. Ни в коем случае не делайте этого! Этим вы приведете карту в негодность!
miniSD и microSD
Для миниатюрных устройств специально разработаны карты формата miniSD размером 20×21,5×1,4 мм и карты microSD (раньше их называли TransFlash) размером 11x15x1 мм. Карта microSD — самая маленькая из всех известных карт памяти. Для удобства пользования придуман специальный адаптер, благодаря которому карты памяти miniSD и microSD можно с легкостью вставить в любой слот для обычной SD-карты.
Думаю, каждый из нас хоть раз пользовался картами памяти. Это очень удобно и предоставляет большие возможности при пользовании привычными фотокамерами, телефонами и другими бытовыми девайсами.
Как на microSD помещается 1 ТБ? — Разбор / Хабр
Как на на маленькой карте памяти microSD размером буквально с ноготок помещается 1 терабайт данных? Такой вопрос нам задали в комментариях к видео про шифрование данных. Звучит интересно! Сегодня мы узнаем что находится внутри SD-карты и SSD-диска. Что объединяет современные чипы памяти со слоёным пирогом? И какой емкости будут наши диски и карты памяти через несколько лет?
Олды, кто помнит 2004 год? Тогда в продаже впервые появилась SD-карточка с рекордной на тот момент ёмкостью 1 гигабайт. Это было событием и карточку оценили в солидную сумму — 500 долларов США.
А спустя 15 лет представили карты памяти microSD объёмом 1 терабайт.
Но как за 15 лет мы научились размещать в тысячу раз больше информации на вдвое меньшем пространстве?
Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно понять.
Как устроены SD карточки?
Начнем с физической архитектуры.
Если заглянуть под слой пластика SD или microSD карточки, мы увидим один небольшой чип — это контроллер памяти. И один или два больших чипа — это NAND флеш-память: самый распространенный на сегодня тип памяти. Такие же чипы можно встретить в флешках, SSD-дисках и внутри наших гаджетов. Короче, везде!
NAND И NOR
Но почему NAND флеш-память такая популярная? Чтобы ответить на этот вопрос, давайте немного разберемся в том как флеш-память работает. Мы уже как-то рассказывали, что базовая единица современной флэш-памяти — это CTF-ячейка (CTF — Charge Trap Flash memory cell), то есть Ячейка с Ловушкой Заряда.
Это не образное выражение. Ячейка, действительно способна запирать внутри себя заряд и хранить его годами! Соответственно, если в ячейке есть заряд — это 1, если нет заряда — это 0.
Все ячейки организованы в структуру NAND. NAND — это такой логический элемент NOT-AND, то есть НЕ-И. Вот таблица его значений.
Фактически, это перевернутый вентиль И. По таблице истинности на выходе вентиля И мы получаем единицу только в случае если на оба входа тоже приходит единица. В NAND всё наоборот.
Кстати, NAND обладает интересным свойством — любая логическая функция может быть реализована с помощью комбинации NAND-вентилей. Это свойство NAND называется функциональной полнотой.
Например CMOS-матрицы или КМОП-матрицы, которые используются в большинстве современных цифровых камер, в том числе во всех мобильных телефонах могут быть полностью реализованы только на вентилях NAND.
- КМОП — комплементарная структура металл-оксид-полупроводник
- CMOS — complementary metal-oxide-semiconductor
Свойство функциональной полноты NAND также разделяет с вентилями NOR, то есть НЕ-ИЛИ. К слову, NOR флеш-память тоже существует. Но почему всюду ставят именно NAND память, а не NOR?
NAND-память — интересная штука. Её можно сравнить с оптовыми закупками в супермаркете.
Считывать и подавать напряжение в NAND ты можешь только на целую упаковку ячеек. Поэтому мы не можем считать или записать данные в какую-то конкретную ячейку.
В NOR памяти всё наоборот, у нас есть доступ каждой ячейке.
Вроде бы как очевидно превосходство NOR, но почему же тогда мы используем NAND?
Дело в том, что в NOR-памяти каждую ячейку нам надо подключить отдельно. Всё это делает размер ячеек большим, а конструкцию массивной.
В NAND наоборот: ячейки подключаются последовательно друг за другом и это позволяет сделать ячейки маленькими и расположить их плотно друг к другу. Поэтому на NAND-чипе может поместиться в 16 раз больше данных чем на NOR-чипе.
Также это позволяет быстро считывать и записывать большие массивы данных, так как мы всегда одновременно оперируем группой ячеек.
Структура одного столбца NAND flash с 8 ячейками
Компоновка шести ячеек NOR flash
Более того NOR-память не оптимальна для считывания и записи больших объёмов информации, но она выигрывает тогда, когда нужно считывать много мелких данных случайным образом.
Поэтому NOR-память используют только в специфических задачах, например, для хранения и исполнения микропрограмм. Например BIOS вполне может быть записан в NOR-память, или даже прошивка в телефоне. По крайней мере раньше так точно делали.
А NAND-память идеально подходит для SSD, карт памяти и прочего.
2D NAND
Окей, NAND-память плотная, это выяснили. Но как её сделать еще плотнее?
Долгое время ячейки NAND укладывались столбцами горизонтально и получалась однослойная плоская структура. И производство памяти было похожим на производство процессоров — при помощи методов литографии. Такая память называлась 2D NAND или планарный NAND.
Структура 2D PLANAR NAND
Соответственно, единственным способом уплотнения информации было использование более тонких техпроцессов, что и делали производители.
Но к 2016 году производители достигли техпроцесса в 14-15 нанометров. Да-да, крутость памяти тоже можно мерить нанометрами.
Но тем не менее это оказалось потолком для 2D NAND-памяти.
Получается, что в 2016 году прогресс остановился? Совсем нет.
Решение нашла компания Samsung. Понимая, что планарная, то есть плоская NAND находится на последнем издыхании, еще в 2013 году Samsung обогнала своих конкурентов и представила первое в отрасли устройство с 3D NAND-памятью.
Они взяли столбец с горизонтальными NAND ячейками и поставили его вертикально, поэтому 3D NAND ещё называют V-NAND или вертикальной NAND. Вы только посмотрите на эту красоту!
Вот эти красные штуки сверху — это битлайны (bit line), то есть каналы данных. А зелёные шутки — это слои ячеек памяти. И если раньше данные считывались с одного слоя и поступали в битлайн, то теперь данные со всех слоев стали поступать в канал одновременно!
Поэтому новая архитектура позволила не только существенно увеличить плотность информации, но и в два раза повысить скорость чтения и записи, а также снизить энергопотребление на 50%!
Первый 3D NAND-чип состоял из 24 вертикальных слоёв.
Сейчас норма составляет 128 слоев. Но уже в 2021 году производители перейдут на 256 слоев, а к 2023 году на 512, что позволит на одном флеш-чипе разместить до 12 терабайт данных.
Кхм-кхм. Минуточку! Внимательный читатель мог заметить, что в приведенной табличке написано 12 терабит, откуда же тогда я взял терабайты? Дело в том, что 12 терабит помещается на одном кристалле флеш памяти, а в одном чипе можно разместить до 8 кристаллов друг над другом. Вот и получается 12 терабайт.
Но наращивать всё больше и больше этажей памяти невозможно бесконечно. Даже сейчас с производством возникает масса проблем. В отличии от 2D-памяти, которая производилась методом литографии, 3D NAND, по большей части, опирается на методы напыления и травления. Производство стало похожим на изготовление самого высокого в мире торта. Нужно было буквально наращивать идеально ровные слои памяти друг над другом, чтобы ничего не поплыло и не осело. Жуть!
Более того в этом слоёном пироге, нужно как-то проделать 2,5 миллиона идеально ровных каналов идущих сверху до низу.
И если, когда было 32 слоя, производители с этим легко справлялись. Но с увеличением количества слоев возникли проблемы. Всё как в жизни!
Поэтому производители стали использовать разные хаки: например, делать по 32 слоя и накладывать их друг на друга через изолятор. Но такие методы дороже в производстве и чреваты браком. Кстати, для любознательных, на текущий момент эти каналы проделываются не сверлом, а методом реактивного ионного травления (RIE). Проще говоря, бомбардировкой поверхности ионами.
SLC, MLC, TLC, QLC
Так что же, мы снова уперлись в потолок? Теперь уже в буквальном смысле. Нет! Ведь на самом деле, можно не только увеличивать количество ячеек. Можно увеличивать количество данных внутри ячейки!
Те кто интересуется темой, или выбирал себе SSD диск наверняка знают, что бывает четыре типа ячеек памяти SLC, MLC, TLC, QLC.
SLC-ячейка (Single Layer Cell) может хранить всего 1 бит информации, то есть лишь нолик или единичку.
Соответственно MLC-ячейка хранит уже 2 бита, TLC — 3, QLC — 4.
Вроде бы круто! Но чем больше бит мы можем поместить в ячейку, тем медленнее будет происходить чтение, и главное — запись информации. А заодно тем менее надежной будет память.
Сейчас не будем на этом подробно останавливаться, но в двух словах в потребительских продуктах сейчас золотой стандарт — это TLC-память, то есть три бита. Это оптимальный вариант, по скорости, надежности и стоимости.
SLC и MLC — это крутые профессиональные решения.
А QLC — это бюджетный вариант, который подойдет для сценариев, в которых не надо часто перезаписывать данные.
Кстати, Intel уже готовит преемника QLC — пятибитную PLC-память (Penta Level Cell).
Ответ на вопрос
Это, конечно, всё очень интересно, но может, вернёмся к изначальному вопросу: Как уже сейчас в простой microSD-карточке помещается 1 терабайт?
Ну что ж, теперь когда мы всё знаем, отвечаем на вопрос.
Внутри карточки Micron (и скорее всего карточки SanDisk) используется одинаковый чип памяти.
Это 96-слойная 3D NAND QLC-память. На одном кристалле такой памяти помещается 128 гигабайт данных. Но откуда же тогда 1 терабайт?
Как мы уже говорили раньше, в одном флеш-чипе помещается 8 кристаллов. Вот вам и 1 терабайт. Вот так всё просто!
Что нас ждёт в будущем?
Что ж, технологии производства флеш-памяти развиваются очень быстро. Уже через 2-3 года нам обещают чипы на 12 терабайт. А еще лет через 10, ну может 20, и за сотню терабайт перескочим. Тем более SD-карточки нового формата SD Ultra Capacity поддерживают емкость до 128 терабайт.
Непонятно одно — будут ли нам нужны SD-карточки через столько лет.
В чем разница между картами памяти SD и Micro SD? | Шиха Чоудхари | HackerNoon.com
Карты памяти используются для увеличения объема памяти мобильных телефонов, зеркальных фотокамер, видеорегистраторов, дронов и других электронных продуктов. Обычно мы называем карту памяти SD-картой. Но на самом деле то, что мы называем ими, неверно, существует много типов карт памяти, SD-карта — только одна из них, и одна из них — карта памяти Micro SD (TF-карта).
Так в чем же разница между TF-картой и SD-картой? Следующее объяснение даст вам представление.
Размер карты Micro SD и карты SD сильно различается. Проще говоря, SD-карта больше, а Micro SD-карта меньше. Конкретный размер SD-карты составляет 24 мм x 32 мм x 2,1 мм, а TF-карты — 15 мм x 11 мм x 1 мм. Поэтому называть карту памяти мобильного телефона SD-картой некорректно. На самом деле это карта Micro SD, которую также называют TF-картой.
Карта Bulk SD означает защищенную цифровую карту, принцип ее работы основан на полупроводниковой флэш-памяти. Более того, происхождение SD-карты более раннее, и это результат исследований и разработок конца прошлого века. Полное название TF-карты — T-Flash Card, это один из видов карт памяти. Используемая технология памяти — относительно новая NAND MLC. Карта TF была выпущена в 2004 году и примерно на пять лет отстает от SD-карты.
SD-карты обычно используются в цифровых камерах, радионянях или портативных компьютерах. Поскольку это флэш-память, ее можно использовать для хранения файлов, подобно USB-накопителю.
Однако вам необходимо использовать устройство чтения карт для чтения или записи на SD-карту на обычном рабочем столе. Карта памяти SD является полностью открытым стандартом (системой), в основном используемым в MP3, цифровых видеокамерах, цифровых камерах, электронных книгах, аудиовизуальном оборудовании и т. д., особенно широко используемом в ультратонких цифровых камерах.
Карта Micro SD — это одна очень маленькая карта флэш-памяти. Это карта памяти, используемая в мобильных телефонах, GPS, видеорегистраторах, дронах и других цифровых устройствах. Формат изобретен SanDisk. Дизайн карты Micro SD основан на архитектуре SD. Размер почти такой же маленький, как покрытие одного ногтя.
Ранее известная как Trans-flash Card, ассоциация SDA официально изменила свое название на Micro SD Card в конце 2004 года. До запуска Micro SD производители мобильных телефонов использовали встроенную память. Хотя эти модули просты в установке, они не в состоянии удовлетворить требования современной тенденции — возможности ограничены.
В телефонах больше нет места для обновления. А затем Micro SD эмулирует режим приложения SIM-карты; это означает, что одну и ту же карту можно использовать в разных типах мобильных телефонов, так что производителям мобильных телефонов больше не нужно беспокоиться о дизайне подключаемых модулей.
С точки зрения объема памяти, между SD-картами и TF-картами также есть некоторые различия. В частности, емкость SD-карты, которую мы можем найти на рынке, составляет всего 128 МБ, 256 МБ, 512 МБ и т. д., а максимальная емкость составляет до 512 ГБ и 2 ТБ. Однако максимальная емкость TF-карты может достигать только 512 ГБ из-за ограничения объема.
С точки зрения технологии безопасности, на SD-карте есть один защитный переключатель, а на TF-карте такой блокировки нет. Более того, текущая SD-карта разработала чрезвычайно высокоскоростную карту, а TF-карта — еще нет.
Самой большой особенностью SD-карты является то, что функция шифрования может обеспечить безопасность и конфиденциальность данных.
Он также имеет технологию защиты авторских прав, а используемая технология защиты авторских прав — это технология CPRM (защита содержимого записываемых носителей), используемая в DVD. SD-карта имеет небольшой размер, большую емкость, ударопрочность, устойчивость к высоким температурам, стабильную работу, постоянное и эффективное хранение данных, отсутствие шума и ошибок поиска. Это одна из популярных карт памяти. SD-карта подключается к стандартному интерфейсу ATA IDE. В качестве стандартного устройства хранения IDE также можно хранить программу установки программного обеспечения.
Однако, несмотря на то, что между SD-картами и TF-картами много различий, суть их одна — все они являются картами памяти. Если вы хотите выбрать эти два типа карт памяти отдельно, то SD-карта часто используется в камере, а TF-карта используется для видеорегистратора, мобильного телефона и GPS. Если вы хотите учитывать стоимость покупки, вы можете выбрать TF-карту, потому что TF-карта может быть преобразована в одну SD-карту с помощью SD-адаптера, но SD-карта не может превратиться в одну карту micro SD.
Поэтому карта TF, условно говоря, более экономична и гибка.
Карты Micro SD — полное руководство
Карты Micro SD: Давайте узнаем, что это такое и как они используются в этом подробном руководстве.
Что такое карта Micro SD?
Карты Micro SD представляют собой небольшие съемные карты памяти, на которых можно хранить данные. Это особый тип карты SD (Secure Digital). Существует множество различных моделей SD-карт различных размеров, как с точки зрения физических размеров, так и с точки зрения объема памяти. Однако все SD-карты предназначены для использования с обычно портативным цифровым электронным оборудованием, которое создает или производит данные, и имеют специальные слоты, предназначенные для хранения SD-карт.
Размеры и размеры карт SD
Карты Micro SD имеют компактные размеры, всего 15×11 мм. Это делает их идеальными для использования с небольшими устройствами в условиях ограниченного пространства, такими как мобильные телефоны. Несмотря на свой небольшой размер, карты micro SD имеют те же функции, что и стандартные карты SD, и, в зависимости от их емкости, могут содержать большие объемы данных.
Просмотреть все карты Micro SD
Использование карт Micro SD
Поскольку это портативные карты памяти, SD-карты обычно размещаются внутри аппаратных устройств, где для управления и хранения данных требуется дополнительная или внешняя память.
Сюда входят:
- Цифровые фотоаппараты, видеокамеры и экшн-камеры ГоПро
- Мобильные телефоны и планшеты
- Компьютеры, такие как Raspberry Pi
- Малые устройства GPS и системы спутниковой навигации
- Портативные ПК
- Портативные медиаплееры
Карты Micro SD можно использовать для хранения большого количества различных типов данных. Сюда входят фотографии, видео, музыкальные файлы, документы, данные приложений и даже данные обработки устройства.
Как работает карта Micro SD?
Карты Micro SD работают так же, как стандартные карты SD. Контакты на обратной стороне карты используются для отправки и получения данных с устройства.
В картах используется небольшой процессор и микросхемы флэш-памяти NAND (одна или несколько, в зависимости от конкретной карты). Эти электронные компоненты позволяют управлять потоком данных, гарантируя, что карта может быстро считывать и записывать данные.
Следует также отметить, что многие карты micro SD имеют стандартный SD-адаптер. Это означает, что их также можно использовать на устройствах, которые работают со стандартными SD-картами.
Типы карт Micro SD
Какие классы скорости у карт Micro SD?
Другой способ классификации карт micro SD — по скорости обработки данных.
Скорость передачи — параметр, указывающий минимальную скорость, с которой данные записываются на карту памяти. Как правило, чем выше скорость, тем современнее и производительнее карта.
Эти классы скорости предназначены для стандартизации рейтингов скорости карт памяти, ссылаясь на минимальную устойчивую скорость записи для карты micro SD.
Типы классов скорости включают:
Размер и емкость карт Micro SD
Размер карты Micro SD обычно относится к емкости карты или объему данных, которые она может хранить.
Значения могут значительно различаться, но общие варианты включают:
- Карта Micro SD 32 ГБ
- Карта Micro SD 64 ГБ
- Карта памяти Micro SD 128 ГБ
- Карта Micro SD 256 ГБ
- Карта Micro SD 512 ГБ
Когда данные сохраняются, они занимают определенное место на карте в зависимости от размера файла. Например, видеофайл будет больше, чем один файл изображения. Таким образом, размеры файлов и объем хранимых данных будут определять, когда карта micro SD «заполнится» или закончится доступная память для хранения дополнительных данных.
Популярные бренды карт Micro SD
В чем разница между типами карт Micro SD?
Хотя в целом они выполняют одну и ту же функцию, важно выбрать карту micro SD, которая лучше всего подходит для вашего устройства или требований к использованию. Есть несколько ключевых характеристик, от которых зависит производительность:
- Совместимость устройств
- Функции безопасности
- Класс скорости
- Объем памяти
Поэтому при выборе карты micro SD важно убедиться, что она обладает подходящей скоростью, емкостью памяти и функциями безопасности, отвечающими вашим потребностям.