[科普中国]-Micro SD卡

Micro SD Card，原名Trans-flash Card（TF卡），2004年正式更名为Micro SD Card，由SanDisk（闪迪）公司发明，主要用于移动电话。

在Micro SD面市之前，手机制造商都采用嵌入式记忆体，虽然这类模组容易装设，然而有着无法应实际应潮流需求的困扰——容量被限制住了，无法再有升级空间。Micro SD仿效SIM卡的应用模式，即是同一张卡可以应用在不同型号的行动电话内，让行动电话制造商不用再为插卡式的研发设计而伤脑筋。 Micro SD卡足以堪称可移动式的储存IC。

Micro SD卡是一种极细小的快闪存储器卡，其格式源自SanDisk创造，原本这种记忆卡称为T-Flash，及后改称为Trans Flash；而重新命名为Micro SD的原因是因为被SD协会 (SDA) 采立。另一些被SDA采立的记忆卡包括Mini SD和SD卡。其主要应用于移动电话，但因它的体积微小和储存容量的不断提高，已经使用于GPS设备、便携式音乐播放器和一些快闪存储器盘中。它的体积为 15mm x 11mm x1mm ，差不多相等于手指甲的大小，是现时最细小的记忆卡。它也能通过SD转接卡来接驳于SD卡插槽中使用。 现时MicroSD卡提供128MB、256MB、512MB、1G、2G、4G、8G、16G、32G、64G、128G的容量(MWC 2014 世界移动通信大会期间，SanDisk（闪迪）打破了储存卡最高64GB容量的传统，正式发布了一款容量高达128GB的 Micro SD XC 储存卡。

功能SD卡是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，由于它体积小、数据传输速度快、可热插拔等优良的特性，被广泛地应用于便携式设备如电子词典、移动电话、数码相机、汽车导航系统。1

在 SD 卡 3.0 规范中，SD卡的理论最大容量可达 2TB，理论最大读写速度可达 104MB/s（在最新的 4.10 规范中，论最大读写速度已提高到 312MB/s），而且 Micro SD 卡是 SD 类型中尺寸最小的一种 SD 卡，尺寸仅为 15mm*11mm*1mm，如果能把 SD 卡的这些优势应用于自动化测试系统中，例如存储诊断测试数据、卫星载荷数据和导弹挂飞载荷数据等信息，能够为目前自动化测试与控制系统中的数据存储提供一种新的可行性方案，并且在小型化、大容量、高速率数据存储中具有无可替代的作用。1

引脚与功能主要引脚和功能描述如下：

CLK：时钟信号，控制器或者在每个时钟周期传输一个命令位或数据位，在 SD 总线的默认速度模式下频率可在0～25MHz 之间变化，SD 卡的总线管理器可以不受任何限制的自由产生0～25MHz 的频率，在 UHS-I 速度模式下，时钟频率最高可达208M。

CMD：命令和响应复用引脚，命令是由控制器发给 SD 卡，可以是从控制器到单个 SD 卡，也可以是到 SD 总线上所有卡；响应是存储卡对控制器发送的命令应答，应答可以来自单卡或所有卡。1

DAT0～3：数据线，数据可以从卡传向控制器也可以从控制器传向卡。

SD卡的管脚定义和Micro SD（TF）卡的管脚定义是不一样的。1

SD卡：1-data3,2-cmd,3-vss,4-vdd,5-clk,6-vss,7-data0,8-data1,9-data2.

TF卡(SD模式）：1-data2,2-data3,3-cmd,4-vdd,5-clk,6-vss,7-data0,8-data1

TF卡(SPI模式）：1-rsv,2-cs,3-di,4-vdd,5-sclk,6-vss,7-do,8-rsv

寄存器及功能描述如下：

OCR(Operating Conditions Register)寄存器：32位的操作条件寄存器主要存储了 VDD 电压范围，SD 卡操作电压范围为2~3.6V。1

CID(Card IDentification Register)寄存器：卡识别码寄存器，长度为16个字节，存储 SD 卡唯一标识号，该号在卡生产厂家编程后无法修改。

CSD(Card-Specific Data Register)寄存器：卡特性数据寄存器，包含了访问该卡数据时的必要配置信息。

SCR(SD Card Configuration Register)寄存器：SD 卡配置寄存器（SCR），提供了 SD 卡的一些特殊特性在这张卡内，长度为64 位，这个寄存器内容由制造商在生产厂内设置。1

RCA(Relative Card Address）寄存器：卡相对地址寄存器是一个16位可写的地址寄存器，控制器可通过地址选择对应地址的 SD 卡。

DSR(Driver Stage Register)寄存器：驱动级寄存器，属于可选寄存器，用于配置卡的驱动输出。1

接口控制器：

主要用于对内部存储核心进行控制和管理，通过接收用户对其发送的命令来进行控制和设置，并根据命令作出响应，然后执行响应的数据读写等操作。1

内部存储介质：

数据记忆存储的 Flash 块。1

制造商支持这存储卡的格式主要被移动电话制造商支持，由SanDisk公司发明，而摩托罗拉是首先使用Micro SD格式的公司。而台湾国际航电则利用Micro SD内置了GPS地图，配合它们的GPS接收器材。2

由于Micro SD的体积更小且可以转换为Mini SD和普通SD卡使用，主流厂商几乎全部支持Micro SD，略大的MiniSD已极少被用到。2

主要品牌目前市场上Micro SD卡的品牌很多，而知名的品牌都有自己的特点。2

SANDISK：SANDISK 这个牌子的Micro SD卡可能是市面上最常见的，像这样的“蓝卡”基本上每个数码专卖店都可以买到。其实SANDISK 的Micro SD卡并不全是低速的，也有高速的型号（黑卡），不过目前似乎在本地市场还没有的卖。2

Kingmax：作为品牌内存的生产商，KINGMAX近年一直致力于存储卡的开发。其采用了独特的一体化封装技术（PIP），使得造假者很难仿制， Kingmax SD卡最高传输速率10MB/秒，具有防水、防震性能，防压的三防设计，它可以满足野外拍摄各种要求。2

松下：松下作为 SD标准的缔造者，其技术可以说是市面上最好的SD卡之一了。只是市面上的松下SD多数没有保修的，所以大家购买的时候一定要问清楚质保期限这个重要问题。2

Kingston：Kingston作为世界第一大内存生产厂商，它生产的 SD卡省去了接口电路，因此在众多的闪存类产品中，是体积最小的一种（尺寸只有邮票大小，重量只有不到两克），这也诸多数码相机、MP3以及掌上电脑产品均选择了SD卡作为其存储介质的原因。只是由于产品尺寸的原因，使SD卡比较难将容量做大。另外，Kingston的SD卡产品全部提供了长达5年的质保时间。2

装置插入了Micro SD卡的SD卡转接器，均可在支持SD卡的装置内使用；而这转接器已经随Micro SD的包装盒内附送，以增加对Micro SD卡的兼容性。SanDisk（闪迪）已经对一些支持Micro SD卡格式的移动电话、数码相机、摄像机和音乐播放装置，制作了一个支持清单。

主要应用领域Micro SD卡主要应用于手机，且是功能机必搭存储卡，2GB是标准搭配容量。在 2011年 Micro SD卡1GB还是主流，到2012年就基本被2GB所取代，主流原厂也停止生产8GB的晶圆，只有力晶还在供应。对于需要捆绑小容量 Micro SD卡厂家，要在价格、容量、供应上找 一个平衡，Micro SD卡容量提升价格相差不大情况下，厂商更趋向于捆绑2GB以上高容量存储卡，提高客户操作空间，刺激消费者购买； 对于终端消费者而言，如果价格相差不多，将更容易接受高容量产品。3

自从智能手机崛起，手机市场格局开始改变，前两年智能手机主要定位于高端，因价格较高的缘故在手机市场所占份额不高，但是 2011年手机厂开始主推智能手机以后，功能机市场份额就开始被侵蚀。

在智能手机存储容量方面，像苹果、三星、HTC等国际厂推的高端智能手机一般 以8GB/16GB eMMC+4Gb LPDDR II以上作为存储器，其容量已够用，但若需要外置存储， 对容量的需求会更加大，至少也是4GB以上。 一般千元或以下价位的安卓操作系统智能手机主要以4Gb SLC+4Gb LPDDR I作为内嵌存储， 单单配置2GB的存储容量是不够的。3

通常在手机上装一个导航仪就要超过1GB 的容量，如果再加上照片、音乐、视频和2部高清电影，2GB的存储远远是不够的，而一部 720P的高清电影已经需要占用1GB以上闪存， 2GB闪存卡作为智能手机的外配存储也捉襟见 肘。现在手机导航是智能手机标配的应用，显然对于使用智能手机的消费者来讲，内置的存 储容量已经无法满足需求。3

闪存卡Micro SD卡正好可弥补容量不足的问题，倘若只是配备2GB及以下容量，根本不 能解决存储容量小的问题，只有配备更高容量 (4GB/8GB)的闪存卡才能满足需求，所以消费者向高容量存储转移是理所当然的。3

相机中所配备的SD卡容量也不再能满足消费者的需求了，一般千万像素的照片一张 大约占用4MB的空间，2GB存储卡仅能存500 张，旅游拍上两天可能就满了，所以现在的消费者对存储容量的要求没有最高，只有更高。

此外，Micro SD卡也会应用在低价平板电脑、MP3/MP4、电子书、导航仪等终端设备中，但是这些设备对存储的要求要么比较高要么相对比较狭窄，基本上不会使用2GB容量以 下产品，或者对2GB产品销量没多少帮助。现 在平板电脑、MP4都要高清解码，1080P已经是标准解码配置了，这样2GB存储容量是远远不够的。3

尽管2GB容量即将被主流移动存储市场淘汰，但这并不意味着2GB就立刻没有任何发展的市场空间，一些低容量的闪存卡也可能会代 替目前一些类似CD、VCD等非环保且易损坏的存储介质，它可能会以系统驱动、游戏、音乐专辑、电子书等内容卡的方式体现。但这些市场对价格比较敏感，同时也要取决于原厂对 2GB的支持力度，然而最终2GB Micro SD卡还是会逐步消失。3

发展趋势SD 卡规范是由 SD 协会提出的，SD 协会由日本松下、东芝和美国闪迪组成，所以美国和日本在 SD 卡技术上一直处于领先。Micro SD 卡和标准 SD 卡采用的是同一个规范。在 2009 年提出的 SD 3.0 规范中，SD 协会提出了UHS-I（超高速 1 代）速度标准，SD 卡在这种速度标准下可支持的读写速度可达104MB/S，于此同时提出了 SD 卡的新一代标准 SDXC 卡，将 SD 卡最高容量从32GB 提高到 2TB，使得 SD 卡能够满足大数据时代发展需求。在 2013 年 6 月份提出的 4.10 规范中，又提出了 UHS-II 速度标准，将SD 卡的理论读写速度提升到 312MB/S使得 SD 卡能够满足高速率数据传输的要求，所以 SD 卡在未来发展中具有广阔的应用前景1

美国著名存储卡生产商 Lexar（雷克沙）已生产出已研制出的容量容量高达 256G 的SD 卡，读写速度为 60MB/s。而美国闪迪公司生产的支持SD3.0 规范的超极速 SD 卡速度可达 95MB/s 的读取速度，写入速度也达到90MB/s，同时也生产相应的高速读卡器，而且在今年（2014 年 5 月）又推出了支持 SD4.0 规范的至尊超极速 SD 卡，读取速度可达到惊人的 280MB/s，写入速度也是达到了 250MB/s，在 PC 机接口中，USB2.0 已经成为它的瓶颈了，必须采用 USB3.0 接口才能发挥高速 SD 卡读卡器和 SD卡的性能。但是目前这种高速SD 卡还没在自动化测试系统中得到广泛使用。而国内则只有威刚、广颖电通等数家台企生产 SD 卡，而且 SD 卡读写速度也处于 90MB/s 左右的水平，还没有能力生产支持SD4.0 规范中提出的 UHS-II 速度标准的 SD 卡，落后于国外一代，超极速的 SD 卡技术和市场主要由美国和日本掌握。1

随着科技的发展，我们已经进入大数据时代，存储卡也向着容量更大、速率更高的趋势发展。在工业应用中，从以前的 VXI 总线过渡到 PXI 总线架构，轻便小巧的设备越来越受欢迎，而目前小体积、大容量数据存储和高速率传输也已经成为许多解决方案的瓶颈，所以为了适应时代的发展，SD 协会也相继提出新的规范，使得 SD 卡能够支持更大的容量、传输速率更高，并且努力提高微小尺寸的 Micro SD 技术。1

系列对比SD卡Secure Digital卡简称SD卡，从字面理解，此卡就是安全卡，它比CF卡以及早期的SM卡在安全性能方面更加出色。是由日本的松下公司、东芝公司和SanDisk公司共同开发的一种全新的存储卡产品，最大的特点就是通过加密功能，保证数据资料的安全保密。SD卡从很多方面来看都可看作MMC的升级。两者的外形和工作方式都相同，只是MMC卡的厚度稍微要薄一些，但是使用SD卡设备的机器都可以使用MMC卡。其外形尺寸为32mm× 24mm × 2.1mm。4

miniSDSD卡对于手机等小型数码产品而略显臃肿，同时也为了追赶Duo以及Xd，SD卡阵营发表了比原来更小的存储卡，名为“miniSD”。其外形尺寸为20mm×21.5mm×1.4mm，封装面积是原来SD卡的44%、体积是原来SD卡的63%，具有11个金手指（SD卡只有9个）。通过转接卡也可以当作SD卡使用。该卡在多普达、松下等手机上有广泛的使用。4

microSDmicroSD卡标准由SD协会在2005年参照T-Flash的相关标准制定出来的，T-Flash卡和 microSD卡是相互兼容的。与miniSD卡相比，microSD卡体积更为小巧，尺寸为11mm×15mm×1.4mm，它仅有标准SD卡的四分之一左右，是目前市场上体积最小的存储卡。4

T-Flash卡全名：TransFLash，由摩托罗拉与SANDISK共同研发，在2004年推出。是一种超小型卡（11*15*1MM），约为SD卡的1/4，可以算目前最小的储存卡了。TF卡可经SD卡转换器后，当SD卡使用。利用适配器可以在使用SD作为存储介质的设备上使用。TransFlash主要是为照相手机拍摄大幅图像以及能够下载较大的视频片段而开发研制的。TransFlash卡可以用来储存个人数据，例如数字照片、MP3、游戏及用于手机的应用和个人数据等，还内设置版权保护管理系统，让下载的音乐、影像及游戏受保护；未来推出的新型TransFlash还备有加密功能，保护个人数据、财政纪录及健康医疗文件。体积小巧的TransFlash让制造商无须顾虑电话体积即可采用此设计，而另一项弹性运用是可以让供货商在交货前随时按客户不同需求做替换，这个优点是嵌入式闪存所没有的。4

详细说明：

◆体积约等于半张SIM卡，内设版权保护管理系统，适用于多项多媒体应用。

◆搭配适配器之后，使用于附SD卡槽的数码产品上。

◆尺寸：11mm*15mm*1mm。4

SDHCSDHC是"Secure Digital High Capacity“的缩写，即“高容量SD存储卡”。2006年5月SD协会发布了最新版的SD 2.0的系统规范，在其中规定SDHC是符合新的规范、且容量大于2GB小于等于32GB的SD卡。4

SDHC最大的特点就是高容量（2GB-32GB）。另外，SD协会规定SDHC必须采用FAT32 文件系统，这是因为之前在SD卡中使用的FAT16文件系统所支持的最大容量为2GB，并不能满足SDHC的要求。4

作为SD卡的继任者，SDHC主要特征在于文件格式从以前的FAT12、FAT16提升到了FAT32，而且最高支持32GB。同时传输速度被重新定义为Class2(2MB/sec)、Class4(4MB/sec)、Class6(6MB/sec)等级别，高速的SD卡可以支持高分辨视频录制的实时存储。4

SDHC卡的外形尺寸32×24×2.1mm(长×宽×高)，与SD卡一样，著作权保护机能等也和以前相同，但是由于文件系统被变更，以前只支持FAT12/16格式的SD设备存在不兼容现象，也支持FAT32(SDHC)的机器，这可以读取现存的FAT12/16格式的SD卡。4

所有大于2G容量的SD卡必须符合SDHC规范，规范中指出SDHC至少需符合Class 2的速度等级，并且在卡片上必须有SDHC标志和速度等级标志。4

在市场上有一些品牌提供的4GB或更高容量的SD卡并不符合以上条件，例如缺少SDHC标志或速度等级标志，这些存储卡不能被称为SDHC卡，严格说来它们是不被SD协会所认可的，这类卡在使用中很可能出现与设备的兼容性问题。4

SDXCSD协会在CES 2009上展示了一款2TB容量的SDXC存储卡（SD eXtended Capacity）。5

SDXC不但拥有超大的容量，而且其数据传输速度也不俗，据介绍，其最大的传输速度预期能够达到300MB/s。拥有超大容量的存储卡，那么以后用NDS烧录卡或者是用记忆棒马甲再或者其他方面的朋友就可随意往里面丢任何东西了，不过其数据安全性能如何暂时未清楚。 这款SDXC存储卡采用的是NAND闪存芯片，使用了Microsoft的exFAT文件系统（vista的新文件系统）。5

(1) SDXC 存储卡的目前最大容量可达 64GB。理论容量是2TB。5

(2) 支持UHS 104，一种新的超高速SD接口规格，新SD存储卡标准Ver.3.00种的最高标准，其在SD接口上实现每秒104MB的总线传输速度，从而可实现每秒 35MB 的最大写入速度和每秒 60MB 的最大读取速度。

(3) UHS104提供传统的SD接口-- 3.3V DS (25MHz)/ HS (50MHz)，支持UHS104的新SDHC存储卡和现有的SDHC对应设备相兼容。5

(4) SDXC存储卡只和装有exFAT文件系统的SDXC对应设备相兼容。它不能用于SD或SDHC对应设备。

(5) 采用最可靠的CPRM 版权保护技术。5

(6)UHS104是一种新的超高速接口规格，数据总线传输速率为每秒104MB。这是SD新存储卡标准Ver.3.00中的最高标准。5

(7)SDXC 存储卡是 SD 协会于 2009 年 4 月定义的下一代SD存储卡标准，为满足大容量存储媒体的不断增长的需求，为丰富的存储应用提供更快的数据传输速率。新SDXC存储卡标准和提供4GB到32GB容量的SDHC存储卡标准相比，其所实现的容量可超越32GB，最大可达 2TB（TB：terabyte，万亿字节，1TB=1024GB）。5

本词条内容贡献者为:

孙锐 - 教授 - 合肥工业大学