SSD固态硬盘的发展历程 UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比
存储卡是一种通用型的存储外设，它适用于手机、平板、相机、无人机、行车记录仪、监控摄像头等数码设备。然而，存储卡的读写速度始终是它的最大瓶颈，也是高端智能手机们取消对其支持的最大借口。那么，存储卡都有哪些标准，它有没有机会获得媲美ssd的性能，并重新被高端手机接纳呢？
不断扩容的存储卡
存储卡曾经包括secure digital memory card（sd）、micro sd card（又称tf）、compact flash（cf）、memory stick（ms）等形态，但如今依旧流行的则只剩下了sd和microsd。
其中，随着sd卡容量的不断提升，这两种形态的存储卡还进一步衍生出了sdhc（sd high capacity）、sdxc（sd extended capacity）和sduc（sd ultra capacity）标准，有关它们的差别请参照下表（表1）。
从容量上来看，sd卡很好地完成了外置存储设备的本职工作，它所提供的容量恰好可以满足同期数码产品的扩容需要。
然而，容量是够用了，但速度呢？
不断提速的存储卡
在讨论存储卡的速度之前，我们不妨先来回顾一下ssd固态硬盘的发展历程。
ssd和存储卡一样，都使用nand闪存作为存储介质，在使用sata3.0总线接口时可以取得550mb/s左右的读取和520mb/s左右的写入速度（顺序速度，下同），将hdd机械硬盘远远甩在身后。
然而，作为ssd的消费主力，pc对存储性能的需求是无止境的，sata总线很快就成为了制约整机性能发挥的瓶颈。
笔记本身上支持sata/pcie和仅支持pcie总线的m.2插槽
因此，ssd开始改换门庭，尝试使用pci-e总线（包括pci-e2.0和pci-e3.0，以及双通道和四通道，比如pci express gen3.0×4就是四通道的pci-e3.0总线）的m.2接口，再加上nvme协议的加持（ahci协议的进阶版本），让nvme ssd实现了高达3500mb/s的读取和3000mb/s左右的写入速度，是sata总线时的6倍~7倍！
可见，总线接口的进化，是ssd能不断提速的核心竞争力。
翻回头再来看看存储卡，这种最小只有指甲盖一般大小的nand衍生外设，其速度的快慢同样取决于总线接口，而相关的规范技术标准则由sd协会（sd association，简称sda）制定，时至今日存储卡规范已经从sd1.0、sd2.0……一路升级到了sd7.1标准（表2）。
在存储卡刚诞生时，对应的sd1.0规范很有意思，它是按照cd-rom的速度作为1x倍速来定义存储卡的性能，此时存储卡最高读取速度只有12.5mb/s，随后在sd 1.1的规范中引入了hs高速模式，将速度进一步提升到了25mb/s。
在数码相机和智能手机先后普及的年代，用户需要存储卡具备稳定的写入速度来满足连续拍摄功能的需要，因此在sd2.x规范时期sd协会引入了class x的定义方式，最高等级的class 10要求存储卡具备最低10mb/s的写入速度，录制标清视频毫无压力。
自sd3.0开始，存储卡支持全新的uhs-i超高速总线接口，它可以与ds和hs模式共存，在不改变存储卡针脚的前提下就能实现50mb/s或104mb/s的理论读取速度。
同时，sd3.0规范还加入了u1和u3的定义方式，将存储卡的写入速度进一步提升到了30mb/s，满足了录制fhd全高清视频的基本要求。
随着4k视频录制需求的兴起，存储卡需要更高的速率才能满足发烧用户的需求，于是，sd协会在sd4.0和sd6.0规范中先后引入了uhs-ii和uhs-iii总线接口，它们和uhs-i最大的差异就是启用了一排额外的针脚，上方的传统针脚兼容ds、hs和uhs-i总线，而下方的新增针脚则用于识别uhs-ii新增的fd156和hd312工作模式。
标准uhs-ii sd卡
uhs-ii micro sd卡和标准micro sd卡对比
两排针脚，让uhs-ii从此就有了两条数据传输的线路，一条线路可分配给主机到存储卡，另一条线路则可用于存储卡到主机，并获得了双通道半双工的工作方式。
在“全双工模式”（fd）时，两条线路分别用于传输数据和接收数据，此时其理论传输速率为156mb/s，即fd156。在双通道的“半双工模式”（hd）下，数据可以在两个方向上同时发送或接收数据，从而获得带宽翻番、总线性能加倍的增益效果，让理论传输速率提升到312mb/s，也就是hd312。
sd6.0规范中新增的uhs-iii总线接口更厉害，虽然它仅支持以全双工的方式运行，但却将速度提升到了fd312（312mb/s）和 fd624（624mb/s），同时该总线还减少了存储卡从省电状态转变为活动状态所需的时间。
没错，uhs-iii总线接口其实更像是专门针对专业摄像机和智能设备定制的新方案，安装在里面的app不仅运行飞快/连拍和4k视频录制无延迟，从待机到唤醒的延迟更低，还不耽误存储卡长时间处于省电状态。
可以说，从uhs-ii总线接口开始，存储卡就具备了挑战手机专用的emmc5.1闪存的实力，而uhs-iii总线接口则可媲美ufs2.0闪存和sata总线接口ssd固态硬盘的速度。
可惜，虽然sd6.0规范和uhs-iii总线技术2017年就已经制定发布，但至今市面上最高档的存储卡却依旧停留在uhs-ii总线接口层面。
随着2018年sd7.0规范的推出，存储卡很有可能跳过uhs-iii总线，直接拥抱最新的pci-e总线接口和nvme协议。
扩展阅读：三星ufs存储卡
除了sd协会规范的uhs-iii总线接口可提供媲美ssd的性能以外，由jedec（固态技术协会）主导的ufs标准也是给存储卡提速的不二法门，2018年推出ufs v1.1标准的最高存储速度可达1.5gb/s（ufs1.0标准顺序读写速度分别为530mb/s和170mb/s）。ufs存储卡的大小和micro sd相似，只是外观更像“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，它主要包括两个全新的特性：第一是让存储卡能通过用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提升到了985mb/s；第二则是定义了全新的“sduc”标准，将存储卡容量从2tb扩容到最高128tb。
符合sd7.0规范的存储卡将被称为“sd express”（存储卡表面会增加express或ex的标识），它的外观样式和现有的sd卡相同，只是和uhs-ii/iii一样，在原有的金属接点下方增加了10个新针脚。
2019年初，sd协会更新了sd7.1规范，加入micro sd express来满足手机等小尺寸设备在未来的应用需求，通过pci-e总线接口提供985mb/s理论频宽，同时运用nvme v1.3通讯协定来提升数据吞吐量。
小提示：sduc只是容量标准，采用uhs总线接口的存储卡要是容量超过你2tb也能被称为sduc存储卡。现阶段sd express存储卡的容量还停留在gb级别，所以未来很长一段时间里，sd express还都属于sdxc存储卡的范畴。
和过去一样，sd express存储卡同样向下兼容所有的sd读卡器（或手机、无人机、数码相机等终端设备，下同），但要想获得985mb/s的理论值需要搭配sd express专用的读卡器，在支持uhs-ii/iii总线接口的读卡器（或设备）上则仅能取得104mb/s的传输速度。同理，uhs-ii/iii存储卡碰到sd express专用的读卡器（或设备）时也会被限速到104mb/s。
目前，瑞昱和群联都已发布支持sd7.x的主控，为这种超高速存储卡的普及奠定了基础。 其中，瑞昱符合sd 7.0规范的主控制器型号为“rts5261”，其读取速度最高为985mb/s。群联的sd 7.1规范主控型号为“ps5017”，完全支持sd 7.0和sd 7.1，也是当前第一款同时实现了sd expess、micro sd express的方案。ps5017支持3d tlc/qlc闪存，支持onfi、toggle 2.0接口，读/写速度最高分别为900mb/s和500mb/s，同样堪比pc领域入门级的pcie nvme ssd。
前不久西部数据也曾在computex2019上展示了micro sd express标准的存储卡，在现场 demo测试中，其连续读取速度为888.9mb/s，写入速度也达到了428.2mb/s，传输一份12gb容量的文件不足30秒。同时，jmicro（智微科技）也表示将和西部数据同步推出相应的sd7.x读卡器，让这种新一代高速存储卡能有用武之地。
实际应用路漫漫
当pc都用上ssd，手机集成ufs闪存之后，再使用传统存储卡作为数据的周转无疑就是一种体验上的倒退。当sd7.1规范和micro sd express存储卡诞生后，则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用上能随时安装或取出的“移动ssd”了，接近1000mb/s的传输速度，足以满足手机上具有高速要求的应用程序、不断发展的游戏系统、多信道物联网设备、众多汽车应用、更高分辨率的移动视频、动作相机、360度视频和vr等应用场景的交互需求。
小提示：最新的sd7.1规范还有一个隐藏卖点，那就是使用的pci-e 3.1总线包含低功耗子状态（l1.1， l1.2），可进一步降低存储卡待机时的耗电。
但是，就好像uhs-ii存储卡至今也没能在手机和pc圈普及一样，（micro）sd express存储卡虽然拥有更极致的速度表现，但周边生态并不完善，生产成本也相对高昂，短时间内它主要的应用领域还是4k/8k视频摄像机、无人机等高端领域，什么时候我们新买的笔记本和手机都标配支持sd express的读卡器，它才具备真正的普及机会。
此外，存储设备在长时间运行时都会遭遇一个严峻的考验，那就是发热。pc上的pcie nvme ssd往往需要搭配金属散热片（或借助笔记本底盖散热）才能保证不掉速，超过200mb/s速度的闪存盘在全速运行时表面也非常烫手。
作为速度接近1000mb/s、尺寸只有指甲盖大小、使用塑料材质基板且无任何散热措施的sd express存储卡，你能想象它的“热情”吗？
安装超声波传感器须注意什么事项
开环增益对运放电路的影响
％％出售/收购 HP8720B HP8753ES R3753
闲谈区块链及数字货币
如何为Linux添加设备驱动
SSD固态硬盘的发展历程 UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比
关于物联网部署的几个建议
完美的PLC程序需满足的设计要求、规范和编程建议
无锡SK海力士工厂大火，据悉对目前的生产线没有影响
调音台有关术语及中英文对照表
SPD的基本元器件及其工作原理
人工智能开放创新平台，2018数博会人工智能全球大赛全面启动
哪款蓝牙耳机最具有性价比？性价比蓝牙耳机推荐
香港禁烟对国内生产商有多大影响？
苹果交恶高通 未来的出路在哪里
企业微电网如何进行数字化的管理
Meta最新开源图形库IGL，star近2k，支持游戏开发、3D建模
消费电子概念持续走高，受益5G商用的细分板块众多
对话芯擎CEO汪凯：中国半导体产业还在发展初期，关键领域仍待突破
苹果12用多少w的快充合适？双十二苹果12无线充电宝
不断扩容的存储卡
存储卡曾经包括secure digital memory card（sd）、micro sd card（又称tf）、compact flash（cf）、memory stick（ms）等形态，但如今依旧流行的则只剩下了sd和microsd。
其中，随着sd卡容量的不断提升，这两种形态的存储卡还进一步衍生出了sdhc（sd high capacity）、sdxc（sd extended capacity）和sduc（sd ultra capacity）标准，有关它们的差别请参照下表（表1）。
从容量上来看，sd卡很好地完成了外置存储设备的本职工作，它所提供的容量恰好可以满足同期数码产品的扩容需要。
然而，容量是够用了，但速度呢？
不断提速的存储卡
在讨论存储卡的速度之前，我们不妨先来回顾一下ssd固态硬盘的发展历程。
ssd和存储卡一样，都使用nand闪存作为存储介质，在使用sata3.0总线接口时可以取得550mb/s左右的读取和520mb/s左右的写入速度（顺序速度，下同），将hdd机械硬盘远远甩在身后。
然而，作为ssd的消费主力，pc对存储性能的需求是无止境的，sata总线很快就成为了制约整机性能发挥的瓶颈。
笔记本身上支持sata/pcie和仅支持pcie总线的m.2插槽
因此，ssd开始改换门庭，尝试使用pci-e总线（包括pci-e2.0和pci-e3.0，以及双通道和四通道，比如pci express gen3.0×4就是四通道的pci-e3.0总线）的m.2接口，再加上nvme协议的加持（ahci协议的进阶版本），让nvme ssd实现了高达3500mb/s的读取和3000mb/s左右的写入速度，是sata总线时的6倍~7倍！
可见，总线接口的进化，是ssd能不断提速的核心竞争力。
翻回头再来看看存储卡，这种最小只有指甲盖一般大小的nand衍生外设，其速度的快慢同样取决于总线接口，而相关的规范技术标准则由sd协会（sd association，简称sda）制定，时至今日存储卡规范已经从sd1.0、sd2.0……一路升级到了sd7.1标准（表2）。
在存储卡刚诞生时，对应的sd1.0规范很有意思，它是按照cd-rom的速度作为1x倍速来定义存储卡的性能，此时存储卡最高读取速度只有12.5mb/s，随后在sd 1.1的规范中引入了hs高速模式，将速度进一步提升到了25mb/s。
在数码相机和智能手机先后普及的年代，用户需要存储卡具备稳定的写入速度来满足连续拍摄功能的需要，因此在sd2.x规范时期sd协会引入了class x的定义方式，最高等级的class 10要求存储卡具备最低10mb/s的写入速度，录制标清视频毫无压力。
自sd3.0开始，存储卡支持全新的uhs-i超高速总线接口，它可以与ds和hs模式共存，在不改变存储卡针脚的前提下就能实现50mb/s或104mb/s的理论读取速度。
同时，sd3.0规范还加入了u1和u3的定义方式，将存储卡的写入速度进一步提升到了30mb/s，满足了录制fhd全高清视频的基本要求。
随着4k视频录制需求的兴起，存储卡需要更高的速率才能满足发烧用户的需求，于是，sd协会在sd4.0和sd6.0规范中先后引入了uhs-ii和uhs-iii总线接口，它们和uhs-i最大的差异就是启用了一排额外的针脚，上方的传统针脚兼容ds、hs和uhs-i总线，而下方的新增针脚则用于识别uhs-ii新增的fd156和hd312工作模式。
标准uhs-ii sd卡
uhs-ii micro sd卡和标准micro sd卡对比
两排针脚，让uhs-ii从此就有了两条数据传输的线路，一条线路可分配给主机到存储卡，另一条线路则可用于存储卡到主机，并获得了双通道半双工的工作方式。
在“全双工模式”（fd）时，两条线路分别用于传输数据和接收数据，此时其理论传输速率为156mb/s，即fd156。在双通道的“半双工模式”（hd）下，数据可以在两个方向上同时发送或接收数据，从而获得带宽翻番、总线性能加倍的增益效果，让理论传输速率提升到312mb/s，也就是hd312。
sd6.0规范中新增的uhs-iii总线接口更厉害，虽然它仅支持以全双工的方式运行，但却将速度提升到了fd312（312mb/s）和 fd624（624mb/s），同时该总线还减少了存储卡从省电状态转变为活动状态所需的时间。
没错，uhs-iii总线接口其实更像是专门针对专业摄像机和智能设备定制的新方案，安装在里面的app不仅运行飞快/连拍和4k视频录制无延迟，从待机到唤醒的延迟更低，还不耽误存储卡长时间处于省电状态。
可以说，从uhs-ii总线接口开始，存储卡就具备了挑战手机专用的emmc5.1闪存的实力，而uhs-iii总线接口则可媲美ufs2.0闪存和sata总线接口ssd固态硬盘的速度。
可惜，虽然sd6.0规范和uhs-iii总线技术2017年就已经制定发布，但至今市面上最高档的存储卡却依旧停留在uhs-ii总线接口层面。
随着2018年sd7.0规范的推出，存储卡很有可能跳过uhs-iii总线，直接拥抱最新的pci-e总线接口和nvme协议。
扩展阅读：三星ufs存储卡
除了sd协会规范的uhs-iii总线接口可提供媲美ssd的性能以外，由jedec（固态技术协会）主导的ufs标准也是给存储卡提速的不二法门，2018年推出ufs v1.1标准的最高存储速度可达1.5gb/s（ufs1.0标准顺序读写速度分别为530mb/s和170mb/s）。ufs存储卡的大小和micro sd相似，只是外观更像“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，它主要包括两个全新的特性：第一是让存储卡能通过用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提升到了985mb/s；第二则是定义了全新的“sduc”标准，将存储卡容量从2tb扩容到最高128tb。
符合sd7.0规范的存储卡将被称为“sd express”（存储卡表面会增加express或ex的标识），它的外观样式和现有的sd卡相同，只是和uhs-ii/iii一样，在原有的金属接点下方增加了10个新针脚。
2019年初，sd协会更新了sd7.1规范，加入micro sd express来满足手机等小尺寸设备在未来的应用需求，通过pci-e总线接口提供985mb/s理论频宽，同时运用nvme v1.3通讯协定来提升数据吞吐量。
小提示：sduc只是容量标准，采用uhs总线接口的存储卡要是容量超过你2tb也能被称为sduc存储卡。现阶段sd express存储卡的容量还停留在gb级别，所以未来很长一段时间里，sd express还都属于sdxc存储卡的范畴。
和过去一样，sd express存储卡同样向下兼容所有的sd读卡器（或手机、无人机、数码相机等终端设备，下同），但要想获得985mb/s的理论值需要搭配sd express专用的读卡器，在支持uhs-ii/iii总线接口的读卡器（或设备）上则仅能取得104mb/s的传输速度。同理，uhs-ii/iii存储卡碰到sd express专用的读卡器（或设备）时也会被限速到104mb/s。
目前，瑞昱和群联都已发布支持sd7.x的主控，为这种超高速存储卡的普及奠定了基础。 其中，瑞昱符合sd 7.0规范的主控制器型号为“rts5261”，其读取速度最高为985mb/s。群联的sd 7.1规范主控型号为“ps5017”，完全支持sd 7.0和sd 7.1，也是当前第一款同时实现了sd expess、micro sd express的方案。ps5017支持3d tlc/qlc闪存，支持onfi、toggle 2.0接口，读/写速度最高分别为900mb/s和500mb/s，同样堪比pc领域入门级的pcie nvme ssd。
前不久西部数据也曾在computex2019上展示了micro sd express标准的存储卡，在现场 demo测试中，其连续读取速度为888.9mb/s，写入速度也达到了428.2mb/s，传输一份12gb容量的文件不足30秒。同时，jmicro（智微科技）也表示将和西部数据同步推出相应的sd7.x读卡器，让这种新一代高速存储卡能有用武之地。
实际应用路漫漫
当pc都用上ssd，手机集成ufs闪存之后，再使用传统存储卡作为数据的周转无疑就是一种体验上的倒退。当sd7.1规范和micro sd express存储卡诞生后，则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用上能随时安装或取出的“移动ssd”了，接近1000mb/s的传输速度，足以满足手机上具有高速要求的应用程序、不断发展的游戏系统、多信道物联网设备、众多汽车应用、更高分辨率的移动视频、动作相机、360度视频和vr等应用场景的交互需求。
小提示：最新的sd7.1规范还有一个隐藏卖点，那就是使用的pci-e 3.1总线包含低功耗子状态（l1.1， l1.2），可进一步降低存储卡待机时的耗电。
但是，就好像uhs-ii存储卡至今也没能在手机和pc圈普及一样，（micro）sd express存储卡虽然拥有更极致的速度表现，但周边生态并不完善，生产成本也相对高昂，短时间内它主要的应用领域还是4k/8k视频摄像机、无人机等高端领域，什么时候我们新买的笔记本和手机都标配支持sd express的读卡器，它才具备真正的普及机会。
此外，存储设备在长时间运行时都会遭遇一个严峻的考验，那就是发热。pc上的pcie nvme ssd往往需要搭配金属散热片（或借助笔记本底盖散热）才能保证不掉速，超过200mb/s速度的闪存盘在全速运行时表面也非常烫手。
作为速度接近1000mb/s、尺寸只有指甲盖大小、使用塑料材质基板且无任何散热措施的sd express存储卡，你能想象它的“热情”吗？
安装超声波传感器须注意什么事项
开环增益对运放电路的影响
％％出售/收购 HP8720B HP8753ES R3753
闲谈区块链及数字货币
如何为Linux添加设备驱动
SSD固态硬盘的发展历程 UHS-II Micro SD卡和标准Micro SD卡对比
关于物联网部署的几个建议
完美的PLC程序需满足的设计要求、规范和编程建议
无锡SK海力士工厂大火，据悉对目前的生产线没有影响
调音台有关术语及中英文对照表
SPD的基本元器件及其工作原理
人工智能开放创新平台，2018数博会人工智能全球大赛全面启动
哪款蓝牙耳机最具有性价比？性价比蓝牙耳机推荐
香港禁烟对国内生产商有多大影响？
苹果交恶高通 未来的出路在哪里
企业微电网如何进行数字化的管理
Meta最新开源图形库IGL，star近2k，支持游戏开发、3D建模
消费电子概念持续走高，受益5G商用的细分板块众多
对话芯擎CEO汪凯：中国半导体产业还在发展初期，关键领域仍待突破
苹果12用多少w的快充合适？双十二苹果12无线充电宝