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。