Чем отличаются сд карты друг от друга

Обновлено: 04.07.2024

Прежде чем говорить о том, какая карта памяти лучше, следует разграничить понятия флеш-карта, USB-накопитель и непосредственно карта памяти. Для большинства, нет очевидной разницы, и мы не будем даваться в подробности, лишь упомянем, что USB-флеш-накопитель или флешка предназначены для хранения, обмена данными и часто используются в качестве установщика различных утилит. Флешка подключается к компьютеру или к любому другому устройству, которое предусматривает разъем или адаптер для ЮСБ. Карты памяти производятся как на основе флеш-памяти, так и с использованием других технологий и файловых систем.

Что касается карт памяти, то они в большей степени предназначены для мобильных устройств, таких как смартфоны, фотоаппараты, портативные музыкальные центры, видеорегистраторы, плееры и многое другое.

Какой класс карты памяти лучше для смартфона?

На самых простых смартфонах сложно заметить разницу в скорости карты памяти, и для обычного смартфона, как правило, используется самая дешевая карта памяти. Какой класс лучше для новых, более мощных смартфонов-флагманов, – это уже другой вопрос, ведь последние смартфоны имеют возможность делать фото и видеозаписи с разрешением Full HD (от 720p до 1080p/1080i), а для этого уже нужны карты класса минимум 4-го и 6-го, со скоростью 4-6 МБ/с.

Технологии создания SD-карт памяти развиваются и, соответственно, увеличиваются их объемы, скорости передачи данных и другие параметры, а вместе с ними растет и цена. SD-карты для съемки видео высокого качества со скоростью передачи данных в 160 МБ/с стоят порядка 500$.

Не стоит гнаться за максимальными показателями карт памяти, если ваше устройство выполняет самые простые функции, с которыми справятся SD-карты в более дешевом сегменте. Но если вы ищите SD-карту для профессиональной техники, то в данном случае не стоит экономить, ведь камера с разрешением Ultra HD 4K априори не сможет нормально работать с картой памяти SD Class 2 ценой в 3$.

Скоростные характеристики SD-карт

Со стандартами разобрались, пришло время изучить скоростные классы. Однако для того чтобы в дальнейшем не возникало путаницы, необходимо разобраться с таким понятием, как UHS. Данная аббревиатура расшифровывается как Ultra High Speed — «сверхскоростная передача данных». Термин имеет два значения. Прежде всего это название шины, спецификация которой впервые появилась в третьей версии стандарта Secure Digital. Главным отличием UHS от предшественников стала поддержка 4-битового режима передачи информации, что позволило вывести производительность флеш-карт на принципиально новый уровень. Так, UHS-I, спецификации которой были определены в стандарте Secure Digital 3.01, поддерживает скорость обмена данными 50 или 104 МБ/с, а UHS-II (вошла в обновленную версию стандарта Secure Digital 4.0) — уже 156 МБ/с или 312 МБ/с, тогда как для SD-карт с интерфейсом High Speed пределом мечтаний были 25 МБ/с.

Кстати, запись «50 или 104 МБ/с» не является ошибкой. Здесь имеется в виду не диапазон скоростей, а два возможных режима работы. Карты UHS-I способны функционировать в режиме SDR50 или SDR104. В режиме SDR (Single Data Rate) за один такт передается одно слово данных и принимается одна управляющая команда. Таким образом, при частоте 100 МГц шина способна передавать 50 мегабайт в секунду, а при частоте 208 МГц — уже 104 МБ/с.

С интерфейсом UHS-II все несколько сложнее. Такие карты памяти имеют две строки контактов.

Верхняя обеспечивает обратную совместимость с интерфейсами High Speed и UHS-I, тогда как нижняя — возможность функционирования карты в двух дополнительных режимах: FD156 и HF312. Использование пары низковольтных (0,4 В) полос в дуплексном режиме (а FD означает не что иное, как Full Duplex) позволяет добиться честных 156 МБ/с при частоте 52 МГц, а полудуплексный режим (HD, то есть Half Duplex) — уже 312 МБ/с при той же частоте, однако при этом данные могут передаваться только в одном направлении в каждый конкретный момент времени.

Аббревиатура UHS также используется для обозначения класса скорости флеш-карт, снабженных данным интерфейсом (полное название — UHS Speed Class). Но, прежде чем перейти к его обсуждению, имеет смысл четко определиться с используемой терминологией. Для этого обратимся к техническим характеристикам карт памяти SanDisk Extreme PLUS SDHC/SDXC UHS-I.

Здесь цифры 90 и 60 МБ/с — это номинальная скорость, достижимая в определенных сценариях (последовательное чтение и запись соответственно) при идеальных условиях, в которых клиентское устройство полностью раскрывает потенциал конкретной карты. На практике подобные ситуации крайне редки: чаще всего карта работает в смешанном режиме, а сам девайс может являться «бутылочным горлышком». В связи с этим появилось понятие «класс скорости» — минимальный устойчивый показатель производительности в наихудших условиях тестирования на совместимом оборудовании. На сегодняшний день существуют 4 класса скорости:

Speed Class,
UHS Speed Class,
Video Speed Class,
Application Performance Class.

Наличие сразу трех классификаций, определяющих пригодность той или иной карты для работы с потоковым видео, объясняется как постоянным развитием самих флеш-карт, так и распространением новых форматов видеозаписи. Первой классификацией стала Speed Class, включающая 4 класса производительности (от 2 до 10 МБ/с). Классификация UHS Speed Class была введена специально для устройств с шиной UHS и включает всего два класса: 1 (10 МБ/с) и 3 (30 МБ/с). Video Speed Class была впервые представлена SD Card Association в ходе ежегодной выставки CP+, проведенной в Иокогаме в 2016 году, и вошла в спецификацию SD 5.0. Данная классификация учитывает поддержку записи потокового видео сверхвысоких разрешений (4K, 8K и 3D) и охватывает диапазон скоростей от 6 до 90 МБ/с.

Все перечисленные классификации используют единый формат сокращенных обозначений: XY, где X — литера, указывающая на тип используемой классификации, а Y — число, обозначающее собственно сам класс. Классам скорости флеш-карт соответствуют следующие латинские буквы:

Что такое карта памяти?

Карта памяти – это накопительное устройство, которое используется для записи и хранения цифровой информации, например: фото, музыки, документов, программ и других файлов.

Карта памяти позволяет расширять заводские возможности устройства – хранить и использовать большие объемы информации.

Форматы карт памяти

Существует 3 формата карт памяти: SD, SDHC и SDXC, которые в свою очередь различаются на классы (по скорости передачи/приема информации), по объемам памяти и размерам. Коротко о каждой:

SD и microSD (Secure Digital Memory Card) – самый распространенный формат, так как работает во всех девайсах, которые поддерживают форматы SDHC или SDXC. Единственное, это может понадобиться Card Reader (Картридер). Объем памяти до 4ГБ.
SDHC и microSDHC (Secure Digital High Capacity) – не совместим с устройствами, поддерживающими формат SD карты. Объем памяти до 32ГБ.
SDXC и microSDXC (Secure Digital eXtended Capacity) – самый последний тип карты памяти, который имеет самый большой объем памяти до 2 ТБ (2 Терабайта) и одновременно является самой дорогой картой памяти.

Виды карт памяти SD или их форм-факторы:

microSD – представляют собой самые миниатюрные карты памяти размером: 11 Х 15 мм. Используется как карта памяти для телефона, смартфона, планшета и любых других устройств.

miniSD – сегодня этот тип карты менее популярен, чем микроСД и имеет больший размер: 20 Х 21.5 мм.

SD – самый большой вид, размер которого: 24 Х 32 мм. Такие карты используются в более серьезных и крупных устройствах.

Классы скорости карт памяти SD:

Не менее важным критерием при выборе карты памяти, является их скорость записи файлов и обмена информацией с устройством. Скорость карты памяти отвечает за быстроту записи медиа-файлов на карту, качество воспроизведения музыки, объемных видеозаписей без задержки звука или видео, и так далее.

Как определить скорость SD-карт?

Информацию про скорость SD-карт можно найти на самой карте памяти, она обозначается либо в классах (SD Speed Class), например: SD Class 2, SD Class 4, SD Class 6, SD Class 10.

Либо, скорость карты памяти может быть выражена в специальных множителях: 13x, 16x, 40x, 1000x и выше.

Эти множители сопоставимы с классом скорости и равноценны, например:

V6 или Class 6: скорость записи от 6 МБ/с

V10 или Class 10: скорость записи от 10 МБ/с

V30 или Class 30: скорость записи от 30 МБ/с

V60 или Class 60: скорость записи от 60 МБ/с

V90 или Class 90: скорость записи от 90 МБ/с

Где, V (V Class) – это Video Speed Class, которые способны записывать более высокие разрешения видео. Класс V, гарантирует минимальную производительность для записи видео. Такие карты используются для расширения памяти видеокамер и цифровых фотоаппаратов.

Из самых быстрых SD-карт, существуют карты с множителем 633х, что позволяет делать запись на карту со скоростью близкой к 90 МБ/с и чтение до 95 МБ/с.Сегодня, есть карты-памяти превышающие эту скорость в 6 раз, речь идет о картах памяти с использованием скоростной шины UHS-III. Об этом ниже.

Учитывайте также, что в действительности скорость может быть немного ниже, чем заявлена производителем и обязательно обращайте внимание на то, что реальная память карты отличается от заявленной. Почему так происходит, можно узнать в этой статье.

Также, существует карты памяти SDHC 1/ SDHC 2 и SDXC 1/SDXC 2 с повышенной скоростью, которые могут обозначаться так – UHS (Ultra High Speed). Такие карты работают на более быстрой шине UHS. Они в свою очередь делятся на другие классы, которые обозначаются цифрой вписанной в латинскую букву U.

На сегодняшний день, таких классов на UHS два:

Class U1 — гарантированная скорость от 10 МБ/с;

Class U3 — гарантированная скорость от 30 МБ/с.

Как видите, указано всего лишь минимальное пороговое значение Class U1/U3, т.е. под этот класс попадает множество карт, которые в ходе использования могут работать с разной скоростью, как 10 МБ/с, так и 100-300МБ/с. Эти два обозначения говорят о том, что в данном случае, скорость которая будет в действительности, будет превышать заявленные 10 и 30 МБ/с., но никак не ниже.

UHS могут иметь такие отметки и показатели шины данных:

UHS I – скорость записи/чтения, порядка до 104 МБ/с.

UHS II – скорость записи/чтения, до 312 МБ/с.

И новый на сегодняшний день тип шины:

UHS-III – рекордная скорость записи/чтения, до 624 МБ/с.

Выбираем флеш-карты: подробное руководство по разновидностям Secure Digital

При выборе жесткого диска у «продвинутого» покупателя обычно не возникает особых проблем. Взять тот же WD6003FZBX на 6 ТБ: скорость вращения шпинделя 7200 оборотов в минуту, вместительный кэш в 256 мегабайт и наличие высокоскоростного интерфейса SATA III с пропускной способностью 6 Гбит/с красноречиво свидетельствуют о том, что перед нами высокопроизводительное решение, способное удовлетворить нужды как заядлых геймеров и энтузиастов, так и профессионалов. Единственный нюанс, который здесь необходимо учитывать, заключается в том, что показатель 6 Гбит/с — это пропускная способность самой шины: хотя скорость передачи информации из кэша в систему составляет 550 МБ/с, реальная скорость обмена данными между системой и накопителем для рассматриваемой модели достигает 227 МБ/с, что все равно является превосходным результатом для классических винчестеров. Впрочем, об этом и так знает практически любой технически подкованный пользователь ПК.

Когда же речь заходит о флеш-картах, в тупик может зайти даже бывалый админ. За примерами далеко ходить не надо: достаточно открыть страницу карты памяти SanDisk Extreme PRO UHS-I. Помимо привычных строк «скорость чтения: до 170 МБ/с» и «скорость записи: до 90 МБ/с», в спецификациях красуется таинственная надпись «скорость видео: C10, U3, A2, V30». Но позвольте, мы уже знаем скоростные характеристики продукта. Зачем нужны еще какие-то непонятные классы скорости, да еще и в количестве четырех штук? И в чем вообще состоит принципиальное отличие перечисленных показателей друг от друга? Именно в этих вопросах нам предстоит разобраться в сегодняшнем материале.

Какую карту памяти выбрать для фотоаппарата или видеокамеры?

Для крупной фото- и видеотехники используется уже устаревшая, но очень быстрая и объемная карта, которая в производстве с 1994 года, – CompactFlash. Множитель Компакт Флеш может быть 800x, 1000x, 1066x, а скорость передачи данных до 160 МБ/с.

Такие карты отлично подходят для зеркальных фотоаппаратов, видеокамер с высоким разрешением кинематографического качества Full HD, 3D-Full HD.

Для фотографий и камер с качеством съемки HD,хорошим вариантом будут карты UHS Speed Class 1 (U1), не менее 10 МБ/с.

Для более требовательных видео- и фотокамер с записью видео Ultra HD 4K или 2K лучше всего подходят карты UHS Speed Class 3 (U3), где скорость записи не менее 30 МБ/с.

В крайнем случае, вариантом для записи видео в формате Full HD (1080p) можно купить карту памяти 10-го класса (Class 10) со скоростью не менее 10 МБ/с.

Форм-фактор карт памяти Secure Digital

Начнем с самого простого — форм-фактора. SD Specification предусматривает три типоразмера карт памяти:

SD — классическая флеш-карта с габаритными размерами 24×32×2,1 мм. Из интересных особенностей стоит выделить наличие механического переключателя защиты от перезаписи. Будучи установленным в положение Lock, он блокирует возможность записи на карту новых файлов, удаления имеющихся либо ее форматирования.

miniSD — более компактная версия флеш-карт, имеющая размеры 20×21,5×1,4 мм и ориентированная на использование в портативных устройствах. В настоящее время карты такого формата практически не выпускаются.

microSD — самая миниатюрная из существующих SD-карт, ее размеры составляют всего 11×15×1 мм. Она пришла на смену своей предшественнице miniSD. В настоящее время карты именно этого типа используются в смартфонах, планшетах, MP3-плеерах, фотоаппаратах, видеокамерах и другой переносной технике. Кстати, у microSD есть и другое, ныне устаревшее название — TransFlash (T-Flash или TF).

Помимо перечисленных, существует и еще один, уникальный в своем роде форм-фактор — nanoSD, представленный в октябре 2018 года компанией Huawei. По размеру данные карты памяти полностью идентичны nanoSIM и имеют габариты 12,3×8,8×0,67 мм, то есть оказываются практически на 45% миниатюрнее обычных microSD. Они были выпущены одновременно со смартфонами Huawei Mate 20 и Mate 20 Pro, поддерживающими работу исключительно с данным форматом флеш-карт, а также с фирменными двухпортовыми (USB + Type-C) кардридерами, позволяющими работать с другими моделями мобильных девайсов, настольными компьютерами и ноутбуками.

К сожалению, единственным козырем новых карт оказался миниатюрный размер, тогда как по цене и техническим характеристикам они существенно уступают классическим microSD. Например, Huawei Nano SD емкостью 128 ГБ и скоростью последовательного чтения 90 МБ/с, стоит в официальном магазине практически 6 тысяч рублей. Для сравнения, Sandisk Extreme аналогичной емкости, обладающая куда более впечатляющими характеристиками (скорость чтения/записи до 160/90 МБ/с соответственно, с защитой от воздействия воды, высоких и низких температур, ударов и рентгеновского излучения) обойдется вам в 2200–2500 рублей по данным «Яндекс.Маркета» (приведенные сведения актуальны на момент написания материала).

Поскольку новый формат до сих пор не был согласован с SD Card Association и не получил официального статуса, говорить о его дальнейшем распространении пока рано. А в свете санкций США против компании Huawei и торговой войны с Китаем, перспективы nanoSD становятся еще более туманными.

Классификация карт памяти

Привет, Гиктаймс! Благодаря рекламе мы знаем, “что не все йогурты одинаково полезны”. Справедливо сказать то же самое о картах памяти. Слегка странные фотографы, операторы и любители экстрима зачем-то ищут высокоскоростные карточки, хотя казалось бы в чем разница? Под катом — классификация карт памяти и “рекомендации лучших собаководов” по выбору класса карты.

Раньше все было условно просто — на картах ставился какой-то множитель — “100х” или “133х” и сразу становилось ясно — кто ближе к концу линейки, тот и молодец, ну и дороже всех.

Такая система применялась ко всем подряд стандартам карт памяти и… устройств чтения компакт-дисков. 1х = 150 Кб/с. По этой несложной формуле рассчитывались обозначения и для CD-ROM, и для CompactFlash, и для SD (для DVD расклад немного другой, одна DVD-шная скорость равная примерно 9 скоростям CD — 1352 Кб/с). Сразу же оговорюсь о xD-Picture card, Memory Stick и производных, Multimedia Card, SmartMedia и прочих уже по сути почивших в бозе стандартах я не буду говорить.

Сегодня на рынке (в основном) представлены CompactFlash и SecureDigital, о них и поведу речь в дальнейшем (про формат XQD мне известно, но его ниша на сегодняшний день ограничена одним фотоаппаратом — Nikon D4).

Compact Flash — достаточно простой вариант для понимания — всего два типа карт — Compact Flash I и Compact Flash II (MicroDrive). Причем вариант номер два — тоже практически не используется. Карты не взаимозаменяемы, Compact Flash I — универсальна, а вот CF II можно использовать только в фотоаппаратах с поддержкой CF II. Есть городская легенда о том, что карты различаются лишь толщиной, а электрическая составляющая и распиновка полностью идентичны.
Ниже раскладка соответствия обозначения “в иксах” скорости в мегабайтах.

По факту, скорость в мегабайтах редко указывается на рекламных проспектах для карт памяти Compact Flash — произодители предпочитают старую добрую “иксовую” спецификацию. В ассортименте компании Kingston топовым является продукт с индексом 600х, но было бы глупо отрицать, что у конкурентов, специализирующихся на товарах для фотографов-профессионалов, есть продукты быстрее.

Secure Digital — самый популярный формат на текущий момент, но и самый запутанный. Начнем с того, что есть три физических типоразмера этого стандарта — SD, miniSD, microSD.

К небольшому облегчению читателей, miniSD уже практически ушел со сцены, и “их осталось двое”. SD — вотчина фотоаппаратов, microSD — смартфонов, планшетов, экшн-камер, видеорегистраторов. Есть конечно исключения, но подавляющее большинство девайсов на рынке электроники оснащены именно так.

Электрически карты разделены на три типа — SD, SDHC (Secure Digital High Capacity), SDXC (Secure Digital eXtended Capacity). Каждое устройство, которое совместимо с SDXC будет совместимо и с предыдущими типами карт.
Для обозначения карточек ассоциацией SD Card Association были введены классы.

В реальности все эти классы и иксы не применяются, пользователи приучены всего к шести классам карт памяти Secure Digital. Ниже в табличке их названия, минимальные показатели и типичное применение.

Самое важное в производстве карт памяти высоких классов не просто соответствовать минимальным параметрам, а быть намного лучше по скорости. Многие современные экшен-камеры снимают в разрешении 4К, и все это нужно записывать на карту памяти, а стандартом предписано исключительно 30 МБ/с. Неспроста появляются высокоскоростные карты, например Kingston UHS-I U3, такие microSDXC позволяют не заботиться о пропущенных кадрах на видео или битых файлах.

Выбирайте карточки памяти правильно и оставайтесь с нашим блогом на GeekTimes!

Стандарты карт памяти Secure Digital

Если с форм-фактором все достаточно очевидно, то со стандартами флеш-карт ситуация несколько более сложная. На сегодняшний день SD Specification описывает 5 поколений карт Secure Digital, различающихся объемом и другими техническими характеристиками. Рассмотрим каждое из них по отдельности.

Данный стандарт представлен в двух версиях: 1.0 и 1.1. Карты памяти SD 1.0 имеют объем от 8 МБ до 2 ГБ, тогда как емкость устройств, отвечающих спецификации 1.1, достигает уже 4 ГБ. SD-карты этого типа используют побайтную адресацию и 32-разрядные адреса (чем и объясняется максимальный предел емкости в 4 гигабайта), поддерживая файловые системы FAT16 и FAT32.

Карты памяти, удовлетворяющие SD Specification версии 2.0. Их главным отличием от предшествующих является поддержка посекторной адресации, что позволило увеличить максимальный объем флеш-карт до 32 гигабайт. Негативная сторона данного преимущества — отсутствие обратной совместимости с устройствами, ориентированными на работу с обычными SD-картами. В качестве файловой системы используют FAT32.

Стандарт, представленный SD Association в 2009 году в рамках профильной международной выставки International Consumer Electronics Show (CES). Аббревиатура расшифровывается как Secure Digital eXtended Capacity («SD-карты повышенной емкости»). Карты памяти SDXC могут иметь объем до 2 ТБ и используют файловую систему exFAT, а также получили шину UHS (о ней мы поговорим ниже), способную работать в четырехбитовом режиме и обеспечивать скорость передачи данных вплоть до 312 МБ/с. Еще одной особенностью нового стандарта является прямая и обратная совместимость с предшествующими стандартами: устройства с поддержкой SDXC способны работать с картами памяти SD и SDHC, а карты памяти SDXC могут работать в устройствах с поддержкой SDHC при условии, что были предварительно отформатированы в FAT32.

Этот стандарт вошел в перечень спецификаций SD Specification версии 7.0. Подобно SDXC, данные карты памяти используют файловую систему exFAT, однако их максимальная емкость может достигать уже 128 ТБ.

SD Express

Стандарт, представленный SD Association широкой общественности 27 июня 2018 года. В него вошли сразу три разновидности флеш-карт, отличающиеся друг от друга максимальной емкостью: SDHC Express (до 32 ГБ), SDXC Express (до 2 ТБ) и SDUC Express объемом до 128 ТБ. Новое поколение карт памяти принципиально отличается от своих предшественников, так как использует интерфейс PCI Express 3.0 и протокол NVMe 1.3 (на втором ряду контактов), что позволяет им развивать скорость передачи данных вплоть до 0,9 ГБ/с. При этом флеш-карты данного типа обратно совместимы с устройствами, поддерживающими работу с шиной UHS.

Что касается SDXC и SDUC, необходимо понимать, что SD Card Association при разработке стандартов играет на опережение, так как на создание соответствующих технологий и практическое внедрение принятых спецификаций требуется достаточно продолжительное время. На сегодняшний день самой вместительной и самой быстрой картой памяти является SanDisk Extreme емкостью 1 ТБ: в довесок к рекордному объему данная карта демонстрирует впечатляющую скорость последовательного чтения (до 160 МБ/с), при том что сам стандарт SDXC, как было сказано выше, предусматривает максимальную емкость карты до 2 ТБ и скорость передачи данных до 312 МБ/с, то есть потенциально флеш-карта SDXC может быть в 2 раза вместительнее и вдвое быстрее.

Как на microSD помещается 1 ТБ? — Разбор

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.

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.

Как выбрать карту памяти?

Перед покупкой карты памяти, в первую очередь нужно определиться с объемом SD-карты, который вам необходим.
Выберите нужный формат карты, т.е. размер, который подходит в слот для карты памяти или гибридный слот для карт (microSD, miniSD, SD).
Ознакомьтесь с требованиями вашего устройства, качеством съемки и работы. В зависимости от этого, уже можно выбрать необходимый класс скорости, который будет оптимально работать с вашим устройством без торможения при фото-, видеосъемке, воспроизведении и передачи данных.
Следующий, более узкий параметр, это дополнительные возможности SD-карты, такие как водонепроницаемость, ударостойкость, защита при перепадах температурного режима и так далее. Данный пункт зачастую относится к профессиональным операторам, фотографам или к людям, которые работают в экстремальных условиях, не предусмотренных обычными SD-картами. Например, карта памяти SanDisk SDHC UHS I Extreme Pro, может работать при температуре от -25 до +85 °C. Такая карта защищена от попадания воды, солнечных лучей и ударов. Такие карты используются в профессиональной технике, в разных климатических условиях от Северного полюса до Южного тропика. Такая SD-карта стоит крайне дорого, но имеет пожизненную гарантию.
Последний критерий, который для многих будет решающим – это цена карты. Следует сопоставлять стоимость SD-карт с их необходимостью. Разумеется, лучшими картами будут те, что классом выше, имеют высокою скорость передачи данных и большой объем памяти, но стоит помнить, что такие карты могут быть несовместимы с вашим устройством. Так как, крупная, профессиональная техника требует дорогих, соответствующих им карт памяти для хорошей работы, а более простые устройства, такие как телефоны, mp3/mp4-плееры и другие, могут отлично работать на картах SD Class 2,4,6.

Обратите внимание! При выборе той или иной карты памяти, акцентируйте внимание на показатели чтения и записи. Например, нельзя сравнивать скорость записи одной карты, скажем Transcend, которая будет 100 МБ/с, и скорость чтения другой карты, к примеру, SanDisk, у которой скорость будет 160 МБ/с, так как скорость чтения всегда выше, чем скорость записи. Одни производители указывают скорость записи, а другие чтения, тем самым создавая искусственное различие.

Еще один банальный, но важный совет, о котором нужно всегда помнить – старайтесь покупать карты только в проверенных магазинах или фирменных представительствах, так как вероятность нарваться на подделку крайне велика, а переплата за копию или вовсе брак крайне высокая, учитывая, что брендовые и качественные карты стоят около 100-500 долларов США. А профессиональные операторы и фотографы и вовсе используют сразу несколько карт.

Для наглядности приведем пример фото с символами и их кратким обозначением:

Читайте также: