闪存的胜利 相机存储卡发展简史

在1987年，东芝公司也就是现在铠侠公司发明了NAND闪存，这是一项至关重要的发明，它直接改变了整个储存器市场格局，让PC淘汰了软盘、刻录光盘等低效率的移动储存方式，而且为数码相机普及奠定了一个关键基础，更是在上世纪90年代引起了一场围绕NAND技术的存储卡之争。

存储卡兴起

在1991年，柯达公司在德国Photokina展会上展示了一款数码单反相机DCS，次年DCS正式上市，型号为DCS 100。DCS 100是一台基于尼康胶片单反相机F3改造的数码相机，搭载了一块130万像素、20．5 x 16．4mm大小的CCD传感器，不过拍摄的照片是通过线缆输出到外置的DSU（digital storage unit），容量为200Mb，售价两万美元起，在1991年至1994年数年间共售出了987台。DCS 100虽是基于尼康F3机身，但是硕大的DSU决定了它毫无便携性可言，只能固定位置部署，但它依然大获成功，并指出数码相机发展的最大瓶颈——存储器。

在1994年Sandisk公司制定了一项名为CF（CompactFlash）的通用存储卡标准，存储卡大小为43＊36mm，根据厚度分为3．3mm的Type I以及5mm的Type II两种标准，后者一般用于容纳微型硬盘或是其它设备，比如说哈苏CFV数码后备就是支持CF Type II标准，不过绝大部分数码相机使用的是基于闪存技术的CF Type I。

CF卡的接口是68针PCMCIA接口的50针子集，因此完全兼容笔记本电脑上的PCMCIA插槽，读取起来很方便。在传输协议上，它使用了PC上的IDE（PATA）并行协议，用“x”（1x＝150KB／s）等级来标记速度，初期使用NOR闪存后来改为NAND闪存，1．0版之时就能提供了8．3MB／s带宽与支持最大128GB容量。受益IDE协议，CF卡速度提升很快，但由于相同原因，在PC从PATA转向SATA之时，CF卡也走到了终点，末代UDMA－7带宽为167MB／s。

CF卡结构结实，尺寸合理，容量大，速度快，成功击败了Miniature卡、PCMCIA卡等标准，受到了数码单反相机欢迎，尤其是中高端型号，比如尼康D3、佳能1D系列往往会配备双CF卡，最后一款搭载CF卡的旗舰机型是尼康在2016年发布的D5单反相机。

不过对于俗称小DC的固定镜头数码相机来说，CF实在太大了，而且小DC对速度、容量也没有那么高，因此在90年代业界陆续制定了新的标准，比如说东芝SM，Sandisk与西门子联合制定的MMC。

SM（SmartMedia）是东芝制定的标准，最初它的名字是SSFDC（固态软盘卡），造型类似一块迷你的3．5英寸软盘。它在一块薄薄的塑料卡中嵌入了单块NAND闪存芯片，没有控制器，因此成本低，尺寸能做到很小，只有45．0×37．0×0．76mm，重1．8g，而且可通过转接器插入软驱中使用。但同样因为没有控制器，兼容性表现不太好而且可靠性表现一般。

MMC（MultiMediaCard）是一种比SM长宽更短的存储卡，大小为32×24×1．4 mm，重2g，由Sandisk与西门子在1997年制定，初期使用1bit的串行接口，后期升级到4bit或是8bit，后期还衍生出RS－MMC、MMCplus、MMCmobile、SecureMMC多个标准。

CF、SD称雄

不过无论是SM，还是MMC都没有笑到最后，它们最终被东芝、松下、Sandisk建立的新标准SD击败，其后SD与CF共同统治了相机存储卡标准10多年时间，SD至今仍是中低端无反相机标配存储卡。

在1999年，东芝、松下、Sandisk三家企业联合推出了SD卡（Secure Digital ），它比MMC卡厚了0．7mm，尺寸32×24×1．4mm，因此可以容纳更大的闪存颗粒，同时采用MMC卡一样的轨道式设计，向上兼容MMC卡，并且增加了SDMI协议，具有版权保护功能，大大受音乐业界欢迎，因此迅速代替了MMC卡。

后来SD还衍生出两种不同物理规格——miniSD、microSD（也称TF），miniSD大小为21．5×20．0×1．4mm，不到SD卡一半，不过相对后来者——只有15．0×11．0×1．0mm大小的microSD，miniSD还是太大了，性能又没有质的优势，所以它最后被microSD淘汰，microSD成为智能手机、运动相机、无人机、行车记录仪中最受欢迎的存储卡。

在20多年发展中，SD标准经历了多次革新，初期SD1．0规范时代和CF卡一样，用“x”标记速度，到了SD2．0规范时代，用Class2、Class4、Class6和Class10来标记存储卡速度，到了SD3．01规范中引入了UHS（Ultra High Speed ，超高速总线），UHS－I带宽达到了104 MB／s，到了SD4．0规范中增加了针脚数量，从而将最大带宽提升至312MB／s。期间还出现了SDHC、SDXC标准，用于扩大SD卡容量。后来业界推出了带宽达到624MB／s的UHS III标准以及基于PCIe总线的SD Express，但是在售SD最高标准依然停留UHS II，大部分microSD停留在UHS I，反而出现了一些超频UHS I标准SD卡，在搭配专用读卡器下能够实现170MB／s读取速度。

在SD卡标准诞生之初，并非没有对手的，奥林巴斯与富士于2002年推出的XD－Picture，以及索尼独力支持的记忆棒（Memory Stick）就是对手之一。只是XD－Picture卡虽然小，只有20×25×1．7mm、重2g，但是不是一个开放标准，且采用直读闪存的设计，因此初期问题不少，比如说不能读卡器格式存储卡，传输照片时不能剪切否则会导致存储卡出错，因此难以获得富士、奥林巴斯之外厂商支持，最终在2009年走向谢幕。

记忆棒是索尼2006年在CES上公布的标准，除了标准版本Memory Stick外，还衍生出多个Memory Stick PRO、Memory Stick Duo、Memory Stick PRO Duo、Memory Stick Micro规格，除了诞生时间较晚外，它还有索尼自定义标准大部分通病——不开放，早期只有索尼生产，后来才开放给Apacer等第三方厂商生产；垄断导致产品价格高，而性能、尺寸比SD卡又没有优势，在很长时间内记忆棒反而是宰索尼产品用户利刃，比如说PSP用户就深受其害。

在SD卡大杀四方的同时，CF卡并非没有受到挑战，在2008年CF协会推出了CFast标准，它和PC一样，使用了新串行SATA总线，支持全双工模式（CF卡为半双工），带宽达到了3Gbps。然而在2008年NAND闪存价格高、性能也不够强，比如说东芝同年发布的MLC颗粒、2．5英寸固态硬盘THNS256GE8BC，顺序读写速度分别只能达到了120MB／s、70MB／s，连CF卡都喂不饱，CFast生不逢时。

CFast走向成功关键是ARRI在IBC2013上发布了使用CFast 2．0存储卡的电影机Amira，CFast 2．0使用SATA 6Gbps接口，与Amira同步推出的CFast 2．0性能达到了惊人的450MB／s，自从CFast 2．0逐渐在电影机中普及，不过在相机市场中只有佳能EOS－1D X Mark II使用了CFast 2．0卡。

CF卡的淘汰与新两强局面

把CF卡拍到岸上的后浪是CFexpress Type B卡，但要介绍此卡就不得不提XQD卡。XQD是一种基于PCIe总线技术的存储卡，在2010年11月Sandisk、索尼和尼康首次公布此标准，并在次年定型，存储卡大小为38．5× 29．8×3．8mm。由于使用了PCIe总线，带宽大幅度提高，达到了4Gbps，2012年6月发布XQD2．0更是升级到PCIe 3．0总线，带宽提高到8Gbps。

XQD速度虽然遥遥领先，但是支持厂商寥寥无几且力度不大，尼康在前期只在旗舰机型D4、D4S等相机使用XQD，索尼更是只有少数摄影机支持，如PXW－Z100，Phase One XF IQ4则是少数第三方支持者，因此XQD卡一直不温不火。

事情转机发生在2016年，CF协会在XQD基础上，加入了NVMe协议，推出了CFxpress Type B存储卡，它的尺寸与XQD一模一样，不少XQD设备可以通过固件升级支持CFxpress Type B。CFxpress Type B卡1．0版本就拥有2条PCIe 3．0通道，带宽可达1．97GB／s，到了2．0版中衍生出CFxpress Type A、CFxpress Type B和CFxpress Type C三个版本，分别拥有1、2、4条PCIe 3．0通道，对应带宽是1．0 GB／s、2．0 GB／s、4．0 GB／s，其中CFxpress Type A大小为20x28x2．8 mm，CFxpress Type B大小为54x74x4．8 mm在今天，CFxpress Type B借着佳能EOS R5的热卖，已经彻底淘汰CF和XQD，成为中高端相机的标配，只有使用CFxpress Type A的索尼相机例外，CFxpress Type C缺少电影机、摄像机制造商支持，至今没有量产上市。

凭借着出色的性能、合适的大小、不算高的发热量以及较高性价比，CFxpress Type B会像当年的CF一样，在未来多年时间里牢牢抓住中高端相机存储卡市场。SD（UHS II）虽然标准老旧，但是312MB／s足够满足大部分应用场景——甚至包括8K30P RAW视频需求（Z9的8K30P RAW最低码率为1740MBps），它的问题和CFxpress Type A一样，要在小尺寸下实现高速高容量成本太高了，升级标准的意义有限。但凭借便宜、够用SD卡仍会抓紧中低端市场，与CFxpress Type B卡一同称霸相机市场，而CFxpress Type A堪比记忆棒复刻，给索尼Alpha相机用户重温PSP用户体验。真正笑道最后的是NAND闪存，它淘汰了NOR闪存、微硬盘，成为数码相机唯一储存技术。

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