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我的電子情人夢(2) – 記憶卡的清宮殘夢

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半導體儲存元件最可怕的地方,就在於價格滑落速度完全可以掐住機械式產品的咽喉,以滅絕師太之姿讓軟碟、ZIP、MO等隨風而逝。

那史上最可畏的半導體元件究竟是何方神聖呢?閣下或許會說是微處理器,也可能會說DRAM記憶體。這種說法也不是沒有道理,畢竟這些是電子產品中的核心零組件。不過,要貫上『可畏』這兩個字,似乎又話不太對路,想一想從2000年初期到現在微處理器與DRAM的效能,有奔放到人心大悅嗎。

倒是隨身碟、固態碟或是記憶卡中所採用的”快閃記憶體”,以迅雷不及耳的姿態,超越摩爾曲線的身段,進擊令人震撼,足以讓硬碟廠商挫著等。比如說,英特爾已做到96層3D NAND技術。

注:快閃記憶體(Flash memory),大陸稱為”閃存”。

回溯到1984年,東芝(Toshiba)開發了快閃記憶體,在1984的IEEE國際電子元件大會IEDM(International Electron Devices Meeting)上發表了這項發明。三年之後,1987開發出NAND型記憶體,不過,東芝是於1989年的ISSCC半導體大會上發表NAND快閃記憶體。

快閃記憶體,有NOR型(用於儲存程式)以及NAND型(用於儲存資料),都是是舛岡富士雄博士在1984年於東芝公司工作時發明的。

也許有人會好奇,這個快閃(Flash)的名稱,究竟是怎麼跑出來的。根據東芝表示快閃記憶體的 『Flash』是舛岡博士的同事建議的。因為這種記憶體的抹除流程,讓他想起了相機的閃光燈。也就是說,與快與閃沒有關係。也許是史上最名不符實的元件名稱。

而英特爾不是省油的燈,頗有先見之明,看見了這項發明的巨大潛力,先行發功,1988年推出第一款NOR快閃晶片。

雖然,NAND的發明是在80年代,可是市場始終上不來;1992,IBM與東芝結盟開發”快閃記憶體卡”。

直到了90年代後半段,市場才開始擴大,關鍵之一是東芝確立了量產化技術,並在1996年提案小型記憶卡『Smart Media』的標準化。

因此,第一個內建NAND記憶體的該是Smart Media,在記憶卡上打了名聲與基礎;爾後的MS、MMC、SD、xD卡,皆是採用了NAND記憶體。

老夫今生第一台數位相機,就是採用Smart Media。

<<< 我的第一台數位相機。>>>

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若說世上第一個記憶卡格式,該是約1990年代PCMCIA的PC Card吧。那時候,雖然PCMCIA是筆電的必要介面,但是PC記憶卡主要還是在工業上應用。

在IT的資訊史上,Smart Media與Compact flash都是非常成功的產品。在2001年的時候,數位相機的50%使用SM卡,專業用相機採用CF卡。到了約2005年,SD/MMC卡取代了SM的地位,成為記憶卡中的王者。

王者之劍的SD卡,係由Panasonic、SanDisk與東芝於1999年所制定的規格;並在美國CES 2000消費性產品大展中,宣告成立了SD Card Association組織,並公開了SD的標示 。

SD與索尼的MS經過華山論劍廝殺之後,SD勝出;xD卡也僅曇花一現。隨著攜帶式裝置的快速演進,SD卡也衍生出子弟兵,MiniSD、MicroSD相繼來到人間。

同時,SD也朝著容量與速度,自行進化。先是SDHC,後來追兵SDXC。

<<< 王者SD卡 >>>

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<<< MS卡兵敗 >>>

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<<< xD卡曇花一現 >>>

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SD卡的重要性無庸置疑,跨及IoT、記憶儲存、無人機、汽車、手機、嵌入式應用領域。

“ microSD = 真實記憶體的擴充 “

“ 標準SD卡 → SDHC卡 → SDXC卡 “

『SDHC( Secure Digital High Capacity)』完成於2006,容量最高32GB。SDHC涵蓋在SD 2.0。

CES 2009,揭露了『SDXC(Secure Digital Extended Capacity)』規格,將容量一舉展延到2TB。無妨稱之為SD 3.0,而呼之欲出的4.0該是PCIe/ NVMe介面串列式傳送方式,速度更猛。

基本上,SD的檔案系統是FAT16,SDHC是FAT32,SDXC採用”exFAT”。

SD卡在速度上,有它的等級規劃,也就是幾倍速的意思;一般乃是用SD Card association所規範的『SD Class』編號來識別,可以從SD卡上的數字來確認。通常,這個數字的內涵,就是寫入速度的標示。好比說:

—. Class 2:2 MByte/s - 13x

—. Class 4:4 MByte/s - 26x

—. Class 6:6 MByte/s - 40x

—. Class 10:10MByte/s - 66x (Panasonic於2009宣告的)

注:一般倍速的算法,是以CD-ROM的150KB/s為一倍速為基準點。

SDA(SD Card Association)組織於規劃SDXC之際,為了提供更為快速的性能,策定了UHS-1(50MB/s~104MB/s)、UHS-2(目標300MB/s)、UHS-3(624MB/s);UHS就是「Ultra-High Speed」的意思。

注:SD”HC”表示了「High Capacity」;SD”XC”表示「eXtended Capacity」。

昔日未來,記憶卡五彩繽紛,可以說是固態記憶體的發揚光大。

NAND記憶體,就電氣屬性來說,並不是完美的元件,最為人詬病的是資料寫入速度很慢;存取速度跟不上DRAM記憶體。記憶體單元結構有寫入次數的壽命天限,也就是讀寫的耐操度以及記憶體中資料保存的年限;還有編程與抹除的特殊性等等。

儘管NAND不算好,「後NAND」時代的接棒轉替卻沒有一樣成功。畢竟價格才是王道,不是嗎?

SSD固態碟也幾乎是NAND記憶體的天下。

很多人以為1994年SanDisk推出CF卡的方寸,打不過SD卡,可能逃不過被淘汰的命運。其實不然,用『老兵不死』這句話來形容CF卡,再恰當不過了。若用「死不了(Die Hard)」來描述,更為貼切。

<<< CF卡 老兵不死 >>>

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陳乃塘 (NT)的沙龍
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