Debbie Sniderman
Avnet
Недавно были изготовлены карты microSD с самой большой емкостью и наивысшей скоростью со времени их появления. Новые карты 128 ГБ показали, что за последнее десятилетие произошел более чем тысячекратный рост плотности хранения информации, а наиболее быстрые из этих карт microSD теперь могут конкурировать с другими высокоскоростными атрибутами для беспроводных сетей.
Ассоциация SD была образована разработчиками приложений и изготовителями карт microSD и компонентов для них. Организация устанавливает технологические стандарты и определяет направления развития отрасли microSD. Президент Ассоциации SD Брайан Кумэгай (Brian Kumagai) рассказал о некоторых последних тенденциях в технологии, которые позволят microSD и в будущем сохранять жизнеспособность, оставаясь востребованным хранилищем данных для многих продуктов на рынке.
Рынки диктуют необходимость стандартизации
Карты памяти microSD используются преимущественно в смартфонах и других мобильных устройствах с ограниченными размерами. Когда карты microSD впервые появились на сцене, они быстро стали самым популярным форматом для мобильных устройств, и, по утверждению Кумэгая, именно размер способствовал их успеху. Рынок microSD стремительно развивается по мере того, как все большее число смартфонов начинает выпускаться со слотами для карт microSD. Даже притом, что новейшие телефоны, выпущенные гигантом отрасли Apple, в настоящее время не используют карты памяти microSD, это делают Samsung и многие другие компании.
Со временем производители смартфонов сократили объемы встроенной памяти, с которой смартфоны поступали в продажу, снизив таким образом стоимость их производства. Потребителям это компенсировали добавлением дополнительного накопителя, в качестве которого часто используется карта microSD емкостью 8 ГБ. Фактически, основная часть продаваемых карт microSD используется в смартфонах, однако продолжают расти продажи и карт большей емкости (16 и 32 ГБ). Расширяется использование карт MicroSD и в других устройствах, для которых габариты имеют определяющее значение, таких, например, как цифровые фото- и видеокамеры, ночные IP камеры видеонаблюдения, видеоняни, автомобильные камеры и планшетные компьютеры. Размеры гаджетов становятся все меньше, поэтому MicroSD до сих пор остаются самыми предпочтительными устройствами для хранения данных благодаря постоянному росту их емкости, скорости и надежности.
Объем: для технологии флеш-памяти это главное
Фундаментальной технологической основой изготовления всех карт SD и любых типов твердотельных накопителей сегодня является память NAND флеш. В современных чипах памяти NAND флеш абсолютно всех производителей используются ячейки с плавающим затвором. Происходившее на протяжении многих лет уменьшение ширины горизонтальных линий, получаемых в процессе литографии, используемой при производстве памяти NAND, позволяло постоянно увеличивать плотность хранения данных. По мере развития отрасли производства запоминающих устройств, проектные нормы флеш-памяти сократились с первоначальных 110 нм до сегодняшних 19 нм, что позволило сделать чипы NAND меньше, а емкость карт microSD больше. При одноуровневом расположении ячеек таких размеров каждая из них хранит заряд всего в несколько электронов. В ближайшем будущем ожидается появление чипов NAND с проектными нормами 16 нм, и с этого момента, по утверждению Кумэгая, отрасль начнет сталкиваться с ограничениями возможностей дальнейшего масштабирования литографических процессов.
Как ожидается, в течение следующего года поставщики NAND развернут производство, основанное на технологии следующего поколения с вертикальной структурой, которая обеспечит качественный скачок в плотности упаковки. Концепция 3D предполагает значительное уменьшение размеров отдельных ячеек и переход от планарного размещения элементов к многоярусному. «Эта технология намного сложнее в производстве. Чем тоньше слои, тем сложнее считывать все различные уровни, что потребует обязательной коррекции ошибок» – сказал Кумэгай.
Разработками технологий 3D сейчас занимаются все основные поставщики памяти NAND. «По внешнему виду и интерфейсу карты microSD ничем отличаться не будут, но 3D процесс изготовления NAND может способствовать повышению надежности и оказывать другие воздействия на отрасль, если окажется дешевле существующей технологии», – сказал Кумэгай.
Один из следствий влияния высоконадежных процессов на отрасль будет создание новых областей использования карт microSD. Они найдут применение в высококлассном автомобильном и промышленном оборудовании, таком, например, как считыватели и сканеры штрих кодов, которым необходимы большие объемы хранимых данных.
Стратегии увеличения скорости
Наряду с наращиванием емкости NAND-технологий, производители памяти работают над увеличением быстродействия карт microSD в сочетании с созданием новых аппаратных и программных стратегий. Важная роль здесь принадлежит интерфейсу. Новый высокоскоростной интерфейс (UHS-II – ultra-high-speed) получил второй ряд выводов, уходящих во внешний мир, а новая файловая система поддерживает микро карты XSDHC или SDXC намного большего объема – от 32 ГБ до 2 ТБ. У новейших ультравысокоскоростных карт второго поколения, в которых используется этот интерфейс, значительно увеличены скорости записи и чтения – 312 Мбит/c против 104 Мбит/c у карт предыдущего поколения.
 |
| Карта microSD с интерфейсом UHS-II компании Toshiba. |
Еще одной областью, определяющей скорость карт, являются контроллеры. Эти компоненты управляют как памятью NAND, так и обменом с внешним миром. В контроллерах карт microSD самого высокоскоростного класса оби этих функции выполняются с использованием стратегий многоканальности и чередования адресов.
Новые возможности
Основными поставщиками в мире microSD являются Delkin Devices, Greenliant, Intel, Kingston Technology, Micron, OCZ Technology, Panasonic, PNY Technologies, Samsung и Toshiba. Теперь индустрия microSD начала интегрировать много дополнительных функций непосредственно в саму карту. Несколько лет назад появились карты microSD с поддержкой SDIO стека Wi-Fi. Последней тенденцией стала комбинация функций безопасности с возможностями беспроводного подключения, предоставляющая средства передачи защищенных данных.
 |
| Рентгенограмма прямоугольной карты microSDHC/SDXC емкостью 32 ГБ компании Kingston, сделанная в процессе поверхностного монтажа на общей плате до разделения и обрезки. Два знака «+» вверху отмечают углы карты; справа видны элементы другой карты. Большой золотистый прямоугольник, разделенный на четыре области – это NAND флеш, а небольшой серебристый прямоугольник ниже – контроллер. Проводники из золотой проволоки уходят во внутренние слои. (Фото Kingston Technology). |
С помощью технологии Smart microSD потребители скоро смогут делать безопасные покупки по беспроводной сети, не нуждаясь ни в SIM-карте, ни в мобильном провайдере. Это позволит таким финансовым компаниям, как эмитенты кредитных карт, работать независимо с изготовителями карт microSD, чтобы пользователи могли совершать транзакции с большей гибкостью и в рамках более дешевых банковских пакетов.
