SD卡是1999年由松下(Panasonic)、东芝(Toshiba)、闪迪(SanDisk) 3家公司共同开发
的小型储存媒体。2000年,这几家公司发起成立了SD协会(Secure Digital Association简
称SDA),阵容强大,吸引了大量厂商参加。其中包括IBM,Microsoft,Motorola,NEC、
Samsung等。
microSD卡,原称Trans-Flash卡,即TF卡,2004年由SanDisk和Motorola共同推出;后
被SD协会采立,重新命名为microSD卡。
1:SD1.1:采用FAT12、FAT16文件系统,最大支持2Gbyte,卡面外观无统一速度
(读写)标示。
2:SD2.0:采用FAT32文件系统,容量高达4~32Gbyte,卡面外观有统一的SDHC和速
度(Class2-10)标示。
3:SD3.0:SD3.0规格主要表现在高传输速度,SD3.0的UHS-I总线速度可以到达
104MB/S(SDR104),而SD2.0的规格,总线速度最高只能到25MB/S。
4:SD4.0:SD4.0新增UHS-II总线标准,传输速率最高可达312MB/S。而UHS-II的卡片
在物理接口上会有PIN脚增加(以SD卡为例介绍,TF卡结构与其一致)。
5:我们经常发现卡片的实际容量不对等标称容量(卡片上丝印的容量),因为卡片存在固件,缓存区域,备份块区域等原因,再加上计算机是以二进制位单位1024KB=1MB,而我们人为算法1000
KB=1MB,所以容量存在差异(一般实际容量约等于标称容量的90%-92%才符合标准)。
Q1: 什么是SD UHS-I、SD UHS-II?
UHS代表“超高速”,指的是在SDHC和SDXC存储卡上实现更高总线接口速度的新技术。
UHS-I定义了高达104MB/s的接口速度。支持“UHS-I”的SDHC或SDXC卡的性能最高可达104MB/s。
UHS-II 是 UHS-I 的一个继承者,UHS-II 将理论总线速度骤然提高到了 312MB/s,是 UHS-I 的三倍之多。
Q2: 什么是U1/U3速度等级?
一些新的UHS存储卡可能有一个U1标记,它指的是为UHS-I卡设计的U1速度等级。
U1速度等级指定用于记录流视频内容的每秒10M字节的最小捕获(写入)性能。请注意,虽然U1与Speed Class 10的速度相同,但它们的测试方式不同,满足其中一个速度等级并不意味着满足另外一个。
U3级别意味着存储卡要至少达到30MB/s的性能,来充分满足4K分辨率视频的录制和播放。
Q3: 什么是V30/V60/V90速度等级?
针对视频写入需求订出的规格,Video Speed Class和UHS Speed Class规格一样有等级规范,以保证每个等级的最小写入效能表现,规格的等级包含V6、V10、V30、V60和V90,其中V6代表SD卡写入速度为每秒6MB,V10则是每秒写入10MB、V30就是每秒写入30MB,以此类推。
其中V60和V90支援8K超高清,而V6、V10和V30则支持4K画质,而SD卡制造商会在记忆卡上压上此规格的等级规范标志(如V60、V90)。
Q4: 什么是A1/A2速度等级?
针对手机APP应用需求订出的规格,Application Performance Class 也有速度分级规范。
A1规范要求记忆卡随机读取性能必须达到读取 1500 IOPS、写入 500 IOPS,连续读写速度要求则是比较宽松的 10MB/s。
A2 对于 IOPS 的要求是 A1 数倍。其随机读取速度必须达到 4000 IOPS,写入速度则是要求达到2000 IOPS,也就是说 A2 写入速度还高于 A1 的读取速度。至于连续读写速度要求则是同为10MB/s。
以上数据均符合SD协会标准,希望通过简单的描述让大家更深入的了解内存各卡种速度。
闪存产品的组成:
闪存产品的组成,大体上说闪存产品是由硬件和软件组成,这里说的软件指的是FIREWARE(固件)。
硬件部分主要也是两部分组成,它们分别是 控制器(controller)+闪存(FLASH)+基板。
名词解释:
WEFER——晶片, 圆片,是半导体组件"晶粒"或"芯片"的基材,从拉伸长出的高纯度硅元素晶柱 (Crystal Ingot)上,所切下之圆形薄片称为晶圆。
DIE——DIE 就是ic未封装前的晶粒,是从硅晶片(wafer)上用激光切割下,将半导体晶圆(wafer)分割而成的小片(Die)。每一个DIE就是一个独立的功能尚未封装的芯片,它可由一个或多个电路组成,但最终将被作为一个单位而封装起来成为我们常见的内存颗粒,CPU等常见芯片。
常见的主控及FLASH品牌
主控:smi(慧荣)、AS(点序)、chipsbank (芯邦)、skymedia(擎钛)、alcor(安国)、phison(群联)、Marvell(马维尔)、ali ,DM(江波龙)。
FLASH:SAMSUNG(三星)、MICRON(美光)、INTEL(英特尔)、Hynix(海力士)、TOSHIBA(东芝)、ST(意法半导体)、Sandisk(闪迪)等。
为什么一直以来在芯片上被国外卡脖子,芯片在集成电路素有现代“工业粮食”之称,芯片在生产过程中极为严格,工艺结构复杂,芯片的生产工艺发展从66纳米,45纳米,28纳米,10纳米,再到现在的7纳米,最为关键的设备“光刻机”,没有它想在芯片上有所突破很难的,最为代表的企业荷兰“ASML”公司,而西方国家对中国进行设备出口是有所限制的,签订了《瓦森纳协定》。目前国内代表的晶圆厂家是长江存储(YMTC),也是国家控股大型企业,希望未来在芯片上有更大的突破,打破被国外封锁。
Flash有关制程
Flash : 主要分 三种:
1.MLC:性能相对比较稳定,价格适中,寿命一般,擦写次数在1K-3K,2bit/Cell, 速
度较快而对性能,品质要求比较高,速度快,如133X,200X,400X以上都用MLC
一部分SSD,EMMC也用MLC,擦写次数3000-5000次应用在要求高的产品上 。
2.TLC: 是这三种中性能比较偏下的,价格最便宜,寿命短,擦写次数300-500
次,3bit/cell, 速度较慢 ,U盘产品几乎都用TLC,因为成本低 ,一般应用在消费类产品上。
3.SLC: 是这三种 性能最稳定,价格最贵的,擦写次数10W次,1bit/Cell, 速度
非常快,且寿命长对温度,品质要求特别高的产品,成本高,一般应用在工业产品上。
随着市场产品不断更新,存储数据量的增加,Sandisk 在过去推出3D QLC概念,随着技术不断的突破,在2019年底闪迪和镁光等晶圆厂相继推向市场。3D NAND QLC问世后,性能,可靠性下降是QLC闪存必然的缺点,P/E擦写寿命也不能与3D NAND TLC相比,随着技术不断的成熟,在容量上增加到1TB,擦写寿命和可靠性,读写速度完全不输现在的TLC。未来3D NAND QLC是大势所趋,广泛应用在SSD,内存卡上。
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