【科普】什么是SD卡?

时间：2019-06-18 17:45:33 浏览：4484 作者: 都叫兽软件

吴川
华南区技术负责人

概要
随着SD技术的发展，出现了各种SD卡衍生产品，多种容量与多种尺寸也让SD卡成为各种设便携设备的主要选择。下面将给大家详细介绍什么是SD卡?

一、SD卡的分类

二、SD卡的使用范围

三、SD卡的速度等级

四、SD卡的闪存颗粒和使用寿命

SD存储卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，随着SD技术的发展，出现了各种SD卡衍生产品，多种容量与多种尺寸也让SD卡成为各种设便携设备的主要选择。每种SD卡之间的存在着不小的差异，具体差异下面将给大家详细介绍。

一、SD卡的分类

① 根据外型尺寸，可以将SD卡划分为三种类型：SD卡、Mini SD卡、Micro SD卡（旧称TF卡）。

标准SD是规格最大的一种，今天市面上大多数消费级数字相机和摄像机均使用此标准的SD卡，这种卡有标准的“缺角”设计。

Mini SD卡，在性能上与标准SD卡并无太大区别，主要是尺寸更小。Mini SD卡特点是体积小巧、性能稳定，配合专用转接卡使用，可完全兼容标准SD卡插槽。而且Mini SD卡采用的是低耗电的设计，比标准SD卡更适用于移动通信设备,因此主要进攻手机、PDA、掌上电脑的信息终端。

Micro SD 卡，原名Trans-flash Card（TF卡），在2004年正式更名为Micro SD 卡，由闪迪（SanDisk）公司发明，主要应用在移动手机。

② 根据SD卡的容量，可划分为SD、SDHC（SD High Capacity）、SDXC（SD Extended Capacity）三种标准。现今，市场的主流SD产品是SDHC和SDXC这两种较大容量的存储卡，而SD卡因容量过小，已逐渐被市场淘汰。

Windows 和Mac OS操作系统可以很好地支持FAT16、FAT32文件系统格式；exFAT文件系统格式可以在Windows 7、Windows 8、Mac OS X 10.6.6及以上版本中使用。

二、SD卡的使用范围

SD卡主要应用于以下的便携数字设备：

• 数码相机存储照片及影片
• 数码摄像机存储照片及影片
• 个人数码助理存储各类数据，如平板电脑等
• 移动电话存储照片、铃声、音乐、影片等文件
• 多媒体播放器，如MP4、家庭影院播放器等
• 掌上型游乐器，如任天堂的3DS、NDS、NDSL版本等

三、SD卡的速度等级

每张SD卡的数据传输速度，都不尽相同。所以SD协会是根据视频匀速录入到记忆卡的最低持续速度来划分不同等级，每个等级的速率是以每秒传输多少MB来衡量的，单位为MB/S。

SD协会定义了三种速度等级：速度等级、UHS速度等级与视频速度等级。三种速度等级的具体传输速度如下表：

最低写入速度	速度等级	UHS速度等级	视频速度等级	支持4K视频
2MB/S	Class 2 (C2)	——	——	×
4MB/S	Class 4 (C4)	——	——	×
6MB/S	Class 6 (C6)	——	6级(V6)	×
10MB/S	Class 10 (C10)	UHS-1	10级(V10)	×
30MB/S	——	UHS-3	30级(V30)	√
60MB/S	——	——	60级(V60)	√
90MB/S	——	——	90级(V90)	√

速度等级

从SD2.0的规范开始，对SD普通卡和高速卡的速度分级是：Class2、Class4、Class6 和Class 10 四个等级。

UHS速度等级

UHS（Ultra High Speed）是与SDXC同时推出的SD卡总线标准。UHS速度等级适用于SDHC和SDXC。

SD协会定义的UHS速度等级是UHS速度等级1(UHS-1）和UHS速度等级3(UHS-3）。U1和U3可应用于UHS总线IF产品系列(UHS-I，UHS-II和UHS-III）。厂商一般会直接在SD卡上标注速度，这可协助消费者透过读写标志来选择所需要的效能。

视频速度等级

视频速度等级定义为能满足高分辨率和高质量4K/8K视频录制的需求，它还具有支持下一代闪存类型（如3D NAND）的重要功能。此外，视频速度等级还涵盖了HD高清（2K）视频的速度。

SD 协会定义的视频速度等级为V6， V10， V30，V60和V90。V6和V10可应用于高速和UHS总线IF产品系列。V30可应用于UHS总线IF产品系列。V60和V90可应用于UHS-II / UHS-III产品系列。

以摄像机为例，如果不清楚该SD卡的视频速度等级是否适合，那您可以先查看摄像机说明书，通常生产商都会给出最佳的速度等级建议。

四、SD卡的闪存颗粒和使用寿命

① SD卡闪存颗粒

SD卡内部的两大重要构件——储存芯片和控制芯片，是影响SD卡性能的重要指标。SD卡在表面规格上是一致的，但其实每张卡采用的芯片可能不一样，甚至在使用寿命和使用流畅度上都存在着相当大的差距。

在SD卡中，只有大约1/3的面积是真正的存储区域。NAND颗粒是SD卡所使用的真正的记忆体。

根据NAND闪存中电子单元密度的差异，又可以分为SLC(单层存储单元）、MLC(多层存储单元）、TLC(三层存储单元)以及QLC(四层存储单元)，此四种存储单元在寿命以及造价上有着明显的区别。

• SLC（单层存储单元），单层电子结构，写入数据时电压变化区间小，寿命长，约有10万次擦写寿命，造价高（约MLC3倍以上），多用于企业级高端产品。

• MLC（多层存储单元），使用高低电压的而不同构建的双层电子结构，寿命长，造价可接受，多用民用高端产品，约3000-10000次擦写寿命。

• TLC（三层存储单元），是MLC闪存延伸，TLC达到3bit/cell。存储密度最高，容量是MLC的1.5倍。造价成本比TLC低，速度慢寿命短，读写次数在1000~2000左右，是当下主流厂商首选闪存颗粒。

• QLC（四层存储单元），每个单元可储存4bit数据，跟TLC相比，QLC的储存密度提高了33%。QLC不仅能经受1000次编程或擦写循环（与TLC相当，甚至更好），而且容量提升了，成本也更低。

总的来说，在性能、耐用性和价格上：SLC> MLC> TLC＞QLC。

② SD卡的使用寿命

SD卡的使用寿命是有限的，尤其是低端的SD卡采用TLC 或QLC颗粒的，读写寿命就更为有限。

要想知道SD卡的使用寿命大概是多少，除了通过估算颗粒擦写次数，还可以通过SD卡的质保期来猜测。通常每个SD卡制造商会为自己的产品提供质保服务。

在质保期内，SD卡通常都不会出现什么问题，但如果超出质保期,那就需提防会出现数据丢失或无法访问SD卡等问题。所以，SD卡的质保期大概就是SD卡的寿命。

主流SD卡品牌的质保期：

存储卡产品	质保期
闪迪SD/SDHC/SDXC 存储卡	自购买之日起 5 年保修
金士顿 SD/SDHC/SDXC 存储卡	终身质保
雷克沙 SD/SDHC/SDXC 存储卡	自购买之日起 2 年保修
东芝 SD/SDHC/SDXC 存储卡	自购买之日起 5年保修

除了以上的因素会影响到SD卡的使用寿命之外，还有一种因素是廉价劣质的SD卡不具有磨损均衡技术(Wear Leveling)。

在磨损均衡SD卡中，磨损均衡算法通过将写入分配到闪存介质上的多个块(Block)，可平均控制每一个块的抹写次数，以避免特定块的过度使用该过程确保每个闪存块尽可能均匀地磨损。

当不使用磨损均衡算法时，闪存往往会一遍又一遍地将数据写入相同的块，而根本不将数据写入某些块。这会导致过度使用的数据块磨损，即使仍有可用的块尚未接收到任何数据，也会使存储卡无法使用。

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