memorystickproduo 读卡器(MemoryStick)

存储卡是一种通用的存储外设，适用于手机、平板、相机、无人机、行车记录仪、监控摄像头等数码设备。但存储卡的读写速度始终是其最大的瓶颈，也是高端智能手机取消支持的最大借口。那么，内存卡的标准是什么，它有机会获得媲美SSD的性能，再次被高端手机接受吗？

不断扩展的存储卡

存储卡曾经包括安全数字存储卡(SD)、MicroSD卡(又称TF)、Compact Flash(CF)、记忆棒(MS)等多种形式，但现在只有SD和Micro SD还在流行。

其中，随着SD卡容量的不断提升，这两类存储卡进一步衍生出SDHC(SD高容量)、SDXC(SD扩展容量)和SDUC(SD超容量)标准。请参考下表(表1)了解它们的区别。

从容量上来看，SD卡很好的完成了外接存储设备的工作，其提供的容量刚好可以满足同期数码产品的扩展需求。

但是，容量是够了，但是速度呢？

加速存储卡

在讨论存储卡的速度之前，我们先回顾一下SSD的发展。

与SSD存储卡一样，NAND闪存被用作存储介质。使用SATA3.0总线接口时，可实现约550MB/s的读取速度，约520MB/s的写入速度(顺序速度，下同)，将HDD机械硬盘远远甩在身后。

然而，作为SSD的主要消费者，PC对存储性能的需求是无止境的，SATA总线很快成为制约整机性能的瓶颈。

笔记本支持SATA/PCIe和只支持PCIe总线的M.2插槽。

于是SSD开始换门，尝试使用PCI-E总线的M.2接口(包括PCI-E2.0和PCI-E3.0，还有双通道和四通道的PCI-E3.0总线，比如PCI Express Gen3.0×4就是四通道的PCI-E 3.0总线)，并加入NVMe协议(AHCI协议的高级版本)的加持，让NVMe SSD最高可以做到3500 MB/s

可见，总线接口的演进才是SSD的核心竞争力。

再回头看存储卡，这个只有指甲盖大小的NAND衍生外设的速度也取决于总线接口，而相关的规范和技术标准是由SD协会(简称SDA)制定的。到目前为止，存储卡的规格已经从SD1.0、SD2.0……升级到SD7.1标准(表2)。

存储卡刚诞生的时候，对应的SD1.0规范很有意思。它根据光盘的速度将存储卡的性能定义为1X速度。此时存储卡的最大读取速度仅为12.5 MB/s，随后在SD 1.1的规范中引入了HS高速模式，进一步将速度提升至25 MB/s。

在数码相机和智能手机已经普及的时代，用户需要一个写入速度稳定的存储卡来满足连拍的需求。所以在SD2.x规范时期，SD协会推出了Class X的定义，Class 10，最高级别，要求存储卡最低写入速度10MB/s，录制SD视频没有压力。

从SD3.0开始，存储卡支持全新的UHS-I超高速总线接口，可以同时兼容DS和HS两种模式，在不改变存储卡管脚的情况下，可以达到50MB/s或104MB/s的理论读取速度。

同时在SD3.0规范中加入了U1和U3的定义，进一步将存储卡的写入速度提升至30MB/s，满足FHD全高清视频录制的基本要求。

随着4K视频录制需求的上升，存储卡需要更高的速度来满足狂热用户的需求。因此，SD协会在SD4.0和SD6.0中推出了UHS-II和UHS-III总线接口，它们与UHS-I最大的区别是启用了一排额外的管脚。顶部的传统引脚兼容DS、HS和UHS-I总线，而底部的新引脚用于识别UHS-II的新FD。

标准UHS-II SD卡

UHS-II微型SD卡与标准微型SD卡的比较

有了两排插针，UHS二号从此有了两条数据传输线。一条线可以分配给主机到存储卡，另一条线可以用于存储卡到主机，获得双通道半双工工作模式。

在“全双工模式”(FD)中，两条线分别用于发送数据和接收数据。此时其理论传输速率为156MB/s，即FD156。在双通道“半双工模式”(HD)下，可以同时双向发送或接收数据，从而获得带宽和总线性能翻倍的增益效果，将理论传输速率提高到312MB/s，即HD312。

SD6.0规范中新的UHS-III总线接口更加强大。虽然只支持全双工运行，但是速度提升到了FD312(312MB/s)和FD624(624MB/s)。同时，这种总线也减少了存储卡从省电状态变为活动状态所需的时间。

是的，UHS-III总线接口实际上更像是为专业相机和智能设备定制的新解决方案。其中安装的APP不仅运行快速/连拍和4K视频录制无延迟，而且从待机到唤醒的延迟更低，不延迟存储卡长时间处于省电状态。

可以说，自从有了UHS-II总线接口，存储卡就有了挑战手机专用eMMC5.1闪存的实力，而UHS-III总线接口则堪比UFS2.0闪存和SATA总线接口SSD固态硬盘的速度。

遗憾的是，虽然2017年已经制定并发布了SD6.0规范和UHS-III总线技术，但市面上最高档的存储卡仍然停留在UHS-II总线的接口层面。

随着2018年SD7.0规范的推出，存储卡很有可能会跳过UHS-III总线，直接拥抱最新的PCI-E总线接口和NVMe协议。

阅读:三星UFS存储卡

除了SD协会规定的UHS-III总线接口可以提供媲美SSD的性能，JEDEC(固态技术协会)主导的UFS标准也是提升存储卡速度的必由之路。2018年，UFS v1.1标准出台，其最高存储速度可达1.5GB/s(UFS1.0标准的顺序读写速度分别为530MB/s和170MB/s)。UFS存储卡的大小与Micro SD相似，只是它看起来更像一个“鲨鱼鳍”，金手指也经过了重新设计。

SD7.x向SSD宣战

2018年6月，SD协会正式公布了SD7.0规范，主要包括两个全新的特性:第一是使存储卡能够使用PCIe Gen3.0×1总线接口和NVMe协议传输数据，将理论传输(读取)速度从UHS-III总线最高的624MB/s提升到985 MB/s；二是定义新的“SDUC”标准，将存储卡容量从2TB扩展到最大128TB。

符合SD7.0规范的存储卡将被称为“SD Express”(存储卡表面会加上Express或EX的标志)。它的外观风格与现有的SD卡相同，只是像UHS-II/III一样，在原有的金属触点下增加了10个新引脚。

2019年初，SD协会更新了SD7.1规范，增加了Micro SD Express以满足未来手机等小尺寸设备的应用需求，通过PCI-E总线接口提供985MB/s的理论带宽，使用NVMe v1.3通信协议提高数据吞吐量。

提示:SDUC只是一个容量标准。带有UHS总线接口的存储卡，如果容量超过2TB，也可以称为SDUC存储卡。目前，SD Express存储卡的容量仍在GB级别，因此SD Express在未来很长一段时间内仍将属于SDXC存储卡的范畴。

和过去一样，SD Express存储卡在向后兼容性上和所有的SD卡读卡器(或者手机、无人机、数码相机等终端设备，下同)是一样的。但如果想要得到985MB/s的理论值，需要匹配专用的SD Express读卡器，在支持UHS-II/III总线接口的读卡器(或设备)上只能达到104MB/s的传输速度。同理，UHS-II/III存储卡在碰到SD Express专用的读卡器(或设备)时会被限制在104MB/s。

目前瑞宇和群联都发布了支持SD7.x的主控制器，为这款超高速存储卡的普及奠定了基础。其中，瑞宇符合SD 7.0规范的主控型号为“RTS5261”，读取速度高达985 MB/s，联合集团SD 7.1规范的主控型号为“PS5017”，全面支持SD 7.0和SD 7.1。也是第一个同时实现SD Expess和Micro SD Express的方案。PS5017支持3D TLC/QLC闪存、ONFI和Toggle 2.0接口，最高读写速度分别为900MB/s和500MB/s，也可媲美PC领域的入门级PCIe NVMe SSD。

前不久，西部数据也在ComputeX2019上展示了Micro SD Express标准内存卡。在现场演示测试中，其连续读取速度为888.9MB/s，写入速度达到428.2 MB/s，传输一个12GB容量的文件只需不到30秒。同时，JMicro(智能微科技)也表示将与西部数据同步推出相应的SD7.x读卡器，让这款新一代高速存储卡得以使用。

实际应用时间长。

当所有PC都用SSD，手机集成UFS闪存，用传统存储卡做数据周转，无疑是体验的倒退。当SD7.1规范和Micro SD Express存储卡诞生时，它为整个移动行业提供了一个引人注目的新选择——手机等移动设备终于可以使用可以随时安装或取出的“移动SSD”，传输速度接近1000MB/s，足以满足高速应用的要求，开发游戏系统、多路物联网设备、许多汽车应用、更高分辨率的移动视频、运动相机等等。

提示:最新的SD7.1规范还有一个隐藏的卖点，那就是使用的PCI-E 3.1总线包含了低功耗的子状态(L1.1，L1.2)，可以进一步降低存储卡在待机时的功耗。

但就像UHS-II存储卡至今没有在手机和PC圈普及一样，(微)SD Express存储卡虽然速度性能更极致，但周边生态并不完善，生产成本也相对较高。在短时间内，其主要应用领域是高端领域，如4K/8K摄像机和无人机。当我们新买的笔记本和手机都标配SD Express读卡器的时候，它就有了真正的普及机会。

另外，存储设备长时间运行会遇到一个严峻的考验，那就是发热。PC上的PCIe NVMe SSD往往需要配备金属散热片(或者借助笔记本底盖)来保持速度不下降，速度超过200MB/s的闪存盘全速运行时表面也很烫。

作为一款速度接近1000MB/s，指甲盖大小，塑料基板，没有散热措施的SD Express存储卡，你能想象它的“热情”吗？