SDカード

SDカード
上から下へ: SD、miniSD、microSD
メディアタイプメモリーカード
容量
  • SD : 最大2GB
  • SDHC : 最大32GB
  • SDXC : 最大2TB
  • SDUC : 最大128TB
ブロック サイズ変数
読み取り メカニズム
  • デフォルト: 12.5 MB/秒
  • 高速：25 MB/秒
  • UHS-I：最大104 MB/秒
  • UHS-II：最大312 MB/秒
  • UHS-III：最大624 MB/秒
  • エクスプレス：最大3,940 MB/秒
開発 者SD協会
寸法
  • 標準：
  • 32×24×2.1 mm（1.260×0.945×0.083インチ）
  • 1,612.8 mm 3 (0.09842 cu in)
  • ミニ：
  • 21.5×20×1.4 mm（0.846×0.787×0.055インチ）
  • 602 mm 3 (0.0367 cu in)
  • マイクロ：
  • 15×11×1 mm (0.591×0.433×0.039 インチ)
  • 165 mm 3 (0.0101 cu in)
重さ
  • 標準：約2g
  • ミニ：約0.8g
  • マイクロ：約0.25g
延長 ​マルチメディアカード
リリース1999年8月

SDカードは、SDアソシエーション（SDA）が開発した独自の不揮発性フラッシュメモリカードフォーマットです。SDカードには、フルサイズのSD、より小型のminiSD（現在は廃止）、そして最小サイズのmicroSDの3つの形状があります。コンパクトな形状のため、SDカードはデジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオゲーム機、携帯電話、アクションカメラ、ドローンカメラなど、様々なポータブル家電製品に広く採用されています。[1] [2]

このフォーマットは、1999年8月にサンディスク、パナソニック（当時は松下電器）、キオクシア（当時は東芝の一部門）によってセキュアデジタルとして導入されました。マルチメディアカード（MMC）フォーマットの後継として設計され、デジタル著作権管理（DRM）機能、より耐久性の高い筐体、機械式の書き込み保護スイッチなど、いくつかの機能強化が導入されました。これらの改良と業界からの強力な支持が相まって、このフォーマットは広く普及しました。

ライセンスと知的財産権の管理のため、設立企業はSD-3C, LLCを設立しました。2000年1月には、SD規格の策定と普及を担う非営利団体であるSDアソシエーションも設立しました。[3] 2023年現在、SDアソシエーションには約1,000社の会員企業が参加しています。協会は、公式規格への準拠を徹底し、製品の互換性を示すために、SD-3Cが所有する商標ロゴを使用しています。[4]

歴史

起源と標準化

1994年、サンディスクはコンパクトフラッシュ（CF）フォーマットを発表しました。これは、フラッシュメモリカードの初期の成功例の一つです。[5] CFは、ミニチュアカードやスマートメディアといった初期の競合フォーマットを凌駕しました。しかし、1990年代後半には、ソニーのメモリースティックやオリンパスと富士フイルムのxDピクチャーカードといった独自フォーマットが急増し、メモリカード市場は細分化されました。[5]

これらの課題に対処するため、サンディスクは1996年にシーメンスおよびノキアと提携し、切手サイズの新しいメモリカード「マルチメディアカード（MMC）」を開発しました。技術的には革新的でしたが、MMCの普及は遅く、ノキアでさえモバイル機器へのMMCサポートの統合に時間がかかりました。[5]

1999年、サンディスクはパナソニック（当時は松下電器）とキオクシア（当時は東芝傘下）から、MMCの後継となる第二世代の新たなフォーマット開発の打診を受けました。[6]目標は、セキュリティ機能を統合し、より広範な相互運用性を備えた、ポータブルで高性能なメモリーカードの開発でした。ソニーの独自規格「メモリースティック」に市場シェアを奪われることを懸念していた東芝とパナソニックは、この協業をオープンで業界標準を確立する機会と捉えました。[5] [7]

パナソニックと東芝は、DVDの前身となるスーパーデンシティディスクで共同開発を行っており、そのスタイリッシュな「SD」ロゴをセキュアデジタル（SD）カードフォーマットにも再利用しました。[8] MP3プレーヤーの成長を予測し、著作権侵害を懸念するコンテンツ出版社を安心させるため、デジタル著作権管理（DRM）のサポートも推進しました。[5] [9]採用されたDRMシステムであるCPRM（ Content Protection for Recordable Media ）は、 IBM、Intelとの共同開発で、セキュアデジタルミュージックイニシアチブ（SDM）規格に準拠していました。[10] CPRMは、このフォーマットが業界で広く支持されている要因としてしばしば挙げられますが、実際にはほとんど実装されませんでした。[11] [12] SDカードには機械式の書き込み禁止スイッチも搭載されており、初期のSDスロットはMMCカードとの下位互換性を維持していました。[13] 2000年初頭、8メガバイト（MB）[a]のストレージ容量を備えた最初の商用SDカードが発売され、 [14]その後まもなく、より大容量のバージョンが発売されました。 2000年8月までに、64MBのカードは約200ドル（2024年には365ドルに相当）で販売されていました。[15]サンディスクによると、東芝とパナソニックがカードと並行して互換デバイスを発売するというコミットメントにより、消費者への普及が加速しました。[5]

標準化と相互運用性を支援するため、サンディスク、東芝、パナソニックは2000年1月のコンシューマー・エレクトロニクス・ショー（CES）において、 SDアソシエーション（SDA）の設立を発表しました。カリフォルニア州サンラモンに本部を置くSDAは、当初30社の会員企業で構成されていましたが、現在では世界中で約800の組織を擁するまでに成長しました。[16]

小型フォーマット

このmicroSDHCカードは80億バイトの容量を誇ります。その下には、 64個のコアを用いて8バイトのデータを記憶する磁気コアメモリ（1970年代まで使用されていた）が内蔵されています。このカードは約20ビット（2+1 ⁄ 2バイト)。

2003年3月のCeBIT見本市で、サンディスクはminiSDカードフォーマットを発表し、デモンストレーションを行いました。[17] SDアソシエーション（SDA）は同年後半、主に携帯電話での使用を目的としたSDカード規格の小型拡張版としてminiSDを採用しました。しかし、2008年にはさらに小型のmicroSDカードの導入に伴い、このフォーマットはほぼ廃止されました。[18]

microSDフォーマットは、2004年のCeBITでサンディスク社によって発表されました。[19]当初はT-Flashという名称でしたが、[20]後にTransFlashまたはTFにブランド名が変更されました。2005年にはSDAがこのフォーマットを正式名称としてmicroSDに採用しましたが、[21] [22] TransFlashという名称はmicroSDカードの総称として広く使用されています。[23]パッシブアダプターを使用することで、microSDカードを標準のSDカードスロットで使用でき、デバイス間の下位互換性が維持されます。

ストレージ密度の向上

microSDカードの裏面。8つの電気接点が見える。

SDカードのストレージ容量は、NANDフラッシュの製造技術とインターフェース速度の進歩に牽引され、2010年代を通じて着実に増加しました。2009年1月、SDA（Serial Data Association）は、最大2TBのストレージ容量と最大300MB/秒の転送速度をサポートするSecure Digital eXtended Capacity（SDXC）フォーマットを導入しました。[24] SDXCカードは、デフォルトでexFATファイルシステムでフォーマットされています。 [25]

最初のSDXCカードは2010年に登場し、初期モデルは32～64GBの容量と数百メガビット/秒の読み書き速度を提供していました。[26]デジタルカメラ、スマートフォン、カードリーダーがSDXCと互換性を持つようになったため、消費者の採用が加速しました。

2011年までに、メーカーは64GBと128GBの容量のSDXCカードを提供し、一部のモデルはUHSスピードクラス10以上をサポートしました。[27]その後、容量のマイルストーンは定期的に達成され、2013年には256GB、2014年には512GB、2019年には1TBに達しました。[28]

2018年に発表されたセキュアデジタルウルトラキャパシティ（SDUC）仕様では、最大容量が128TBに拡大され、理論上の転送速度は985MB/sに向上しました。[29] 2022年には、キオクシアが初の2TB microSDXCカードをプレビューし、[30] 2024年にはウエスタンデジタルが初の4TB SDUCカードを発表し、2025年に商用リリースが予定されています。[31]

容量基準

SDカードの容量規格には、標準容量（SDSC）、大容量（SDHC）、拡張容量（SDXC）、超大容量（SDUC）の4つが定められています。これらの規格では、最大ストレージ容量の規定に加えて、カードをフォーマットするための推奨ファイルシステムも定義されています。[25] [32] [33]

容量基準の比較[25]
SDSCSDHCSDXCSDUC
マーク
最大容量2GB32GB2TB128 TB
ファイルシステムFAT12、FAT16FAT32exFAT

SD（SDSC）

オリジナルのSecure Digital ( SD ) カードは、MMCフォーマットの後継として1999年に導入されました。後に、新しい規格と区別するために、SD Standard Capacity ( SDSC ) という名称が付けられました。MMCと同じ電気的インターフェースをベースとしながらも、SDフォーマットは使いやすさ、耐久性、パフォーマンスの向上を目指していくつかの機能強化を導入しました。

  • 誤挿入を防ぐため、ノッチ付きの非対称形状となっている。[34] : 27–28 
  • 損傷や汚染を防ぐために電気接点を埋め込みました。
  • MMCの単一データラインと比較して、より高速な転送を実現する4ラインデータバス。[34] : 17 
  • 機械式の書き込み禁止スイッチ。[34] : 27 
  • これらの機能はカードの厚さの増加を犠牲にして実現されました。標準SDカードの厚さは2.1mm（0.083インチ）であるのに対し、MMCカードの厚さは1.4mm（0.055インチ）でした。1.4mmの薄型SDカードも定義されましたが[34] 、あまり普及しませんでした。

SDSCカードは最大2GB [b]の容量をサポートし、FAT12またはFAT16ファイルシステムを使用します。ほとんどのSD対応デバイスと互換性がありますが、より大容量のフォーマットに大きく置き換えられています。

物理的な違いにより、フルサイズの SD カードはスリムな MMC 専用スロットに適合しません。

SDHC

SD High Capacity ( SDHC )は、2006年1月にリリースされたSD仕様バージョン2.0で導入されました。[35] SDSCの2GBの制限と比較して、最大容量が32GBに拡張されています。[b] [25]

SDHCカードは、従来の標準容量SD（SDSC）カードと物理的には同一ですが、データの保存方法とアドレス指定方法が異なります。これには、カード固有データ（CSD）レジスタの再定義も含まれます（詳細は§ ストレージ容量の計算を参照）。また、SDHCカードは通常、FAT32ファイルシステムでフォーマットされています。

SDHC対応デバイスは、古いSDSCカードに対応している必要があります。ただし、古いSDSCデバイスはファームウェアをアップデートしないとSDHCカードを認識しない場合があります。[36] Windows XPなどの古いオペレーティングシステムでは、SDHCカードにアクセスするためにパッチまたはサービスパックが必要です。[37] [38] [39]

SDXC

SD eXtended Capacity ( SDXC ) は、2009年1月にリリースされたSD仕様バージョン3.01で導入されました。[40]これにより、最大容量が2 TB [c]まで拡張され、SDHCの32 GB [b]制限と比較して大きくなりました。SDXCカードは、SDXC規格で要求されているexFATファイルシステムでフォーマットされます。 [41] [25] Windows Vista SP1以降およびMac OS X 10.6.5以降ではexFATがネイティブでサポートされていますが、[42] [43] [44] BSDおよびLinuxディストリビューションでのサポートは、MicrosoftがexFAT仕様をリリースし、Linuxカーネル5.4にオープンソースドライバーが含まれるまで制限されていました。[45]

SDXCカードは他のファイルシステム（例： ext4、UFS、VFAT、NTFS ）に再フォーマットすることができ、これによりexFATをサポートしていない古いデバイスやシステムとの互換性が向上する可能性があります。多くのSDHC対応ホストは、FAT32に再フォーマットすればSDXCカードを使用できますが、完全な互換性は保証されません。[46] [47] [48]

SDUC

SD Ultra Capacity ( SDUC )は、2018年6月にリリースされたSD仕様バージョン7.0で導入されました。これにより、最大容量がSDXCの2TB制限から128TBに拡張されました。 [c ] SDXCカードと同様に、SDUCカードはデフォルトでexFATファイルシステムを使用します。

バスマーク

バスマークは、バスインターフェースとデバイスの最小データ転送性能の両方を示します（カードの性能を示すスピードクラスとは対照的に）。これは、持続的なシーケンシャル読み取りおよび書き込み速度の観点から評価されます。これらは、写真や動画など、連続したブロック単位でデータにアクセスする大容量ファイルの処理に最も関連します。SD規格では、カードとホストデバイス間のデータ転送に使用されるクロック周波数を向上させることで、バス速度性能が徐々に向上してきました。バス速度に関係なく、カードは読み取りまたは書き込み操作の実行中に「ビジー」状態を示す信号を送信することがあります。より高速なバス規格に準拠することで、この「ビジー」信号への依存度が低減され、より効率的で継続的なデータ転送が可能になります。

バス速度の比較[50]
インタフェースマークバス容量基準スペック
スピードPCIeデュプレックスSDSDHCSDXCSDUC
デフォルト—12.5 MB/秒—半分はいはいはいはい1.01
高速—25 MB/秒半分1.10
UHS-I50 MB/秒半分いいえ3.01
104 MB/秒
UHS-II156 MB/秒満杯4.00、4.10
​
312 MB/秒半分
UHS-III312 MB/秒満杯6.00
624 MB/秒
SDエクスプレス985 MB/秒3.1 ×1—7.00、7.10
​
1,969 MB/秒3.1 × 2、4.0 ×18.0
3,938 MB/秒4.0 ×2
ホストとカードの組み合わせのバス速度（MB/秒）[49]
ホスト
カード
UHS-IUHS-IIUHS-III急行
UHS50UHS104満杯半分
UHS-IUHS50 50 50 50 50 50 50
UHS104 50104104104104104
UHS-II満杯 50104156156156156
半分 50104156312312312
UHS-III 50104156312624624
急行 501041041041043,938

デフォルトの速度

SD仕様バージョン1.00で導入されたオリジナルのSDバスインターフェースは、最大12.5 MB/秒の転送速度をサポートしていました。このモードは「デフォルト速度」と呼ばれます。

高速

SDアソシエーションは、仕様バージョン1.10において、最大転送速度を25MB/秒に向上させる高速モードを導入しました。この機能強化は、デジタルカメラなどのデバイスにおける高まるパフォーマンス要件に対応するために設計されました。[51]

UHS（超高速）

超高速（UHS）バスインターフェースは、SDHC、SDXC、SDUCカードでのより高速なデータ転送を可能にします。[51] [52]

UHS対応カードにはSDロゴの横にローマ数字が付いており、UHS規格のバージョン、つまりサポートしているバス速度を示しています。[51] [53]これらのカードは、以前のタイプのSDカードよりも大幅に高速な読み取りおよび書き込み速度を提供し、高解像度のビデオ、バースト写真、その他のデータ集約型アプリケーションに適しています。

より高速な転送速度を実現するために、UHSカードおよびデバイスは特殊な電気信号とハードウェアインターフェースを採用しています。UHS-Iカードは標準の3.3Vではなく1.8Vで動作し、4ビット転送モードを使用します。UHS-IIおよびUHS-IIIでは、インターフェースピンの2列目を導入して2つ目のデータ転送レーンを追加し、 0.4Vの低電圧差動信号（LVDS）を使用することで速度を向上させ、消費電力と電磁干渉（EMI）を低減しています。[54] [50]

次の UHS 速度クラスが定義されています。

UHS-I

UHS-Iインターフェースのサポートは、2010年5月にリリースされたSD仕様バージョン3.01で導入されました。このバージョンでは、いくつかの新しい転送モードが追加されました。SDR50は100MHzのクロックでシングルデータレートシグナリングを使用して最大50MB/秒の転送速度を実現します。DDR50は50MHzのダブルデータレートモードで、両方のクロックエッジで最大50MB/秒でデータを転送します。SDR104はクロック速度を208MHzに上げ、最大104MB/秒の転送速度を実現します。[40]

2018年、サンディスクは非公式にDDR200と呼ばれる独自のモードを開発しました。これは、ダブルデータレートシグナリングと208MHzクロックを組み合わせることで、追加ピンを必要とせずに最大170MB/秒の読み取り速度を実現します。書き込み速度はSDR104と同様に104MB/秒に制限されています。これらの高速化は、通常、専用のリーダーを介してカードからデータをオフロードするときに使用されます。[55] [56] 2022年、サンディスクはDDR225を導入し、読み取り速度が最大200MB/秒、書き込み速度が最大140MB/秒にさらに向上しました。どちらのモードもSD仕様には正式には含まれていませんが、他のいくつかのメーカーによって採用されています。[57] [58]

UHS-II

UHS-II microSDカードの裏面。追加の接点列が表示されている。

UHS-IIインターフェースのサポートは、2011年1月にリリースされたSD規格バージョン4.0で導入されました。このバージョンでは、最大156MB/秒の全二重通信をサポートするFD156と、最大312MB/秒の半二重通信を可能にするHD312という2つの新しい転送モードが追加されました。これらの速度に対応するためにLVDS用のコネクタ列が2列必要となり、フルサイズカードでは合計17個、microSDカードでは合計16個となりました。[51] [59]

各LVDSレーンは最大156MB/秒の転送速度を実現します。全二重モードでは、一方のレーンがデータの送信に、もう一方のレーンが受信に使用されます。半二重モードでは、両方のレーンが同じ方向に動作します。

カメラへの最初の採用は2014年頃に始まりましたが、インターフェースによって提供される追加の速度を必要とするアプリケーションがほとんどなかったため、より広範な実装にはさらに数年かかりました。[60] 2025年現在、UHS-IIカードをサポートしているカメラは約100台のみであり、ほとんどがハイエンドモデルです。[61]

UHS-III

UHS-IIIインターフェースのサポートは、2017年2月にリリースされたSD仕様バージョン6.0で導入されました。これにより、最大312 MB/秒の転送速度を提供するFD312と、それを倍増する624 MB/秒を提供するFD624という2つの新しい全二重転送モードが追加されました。 [62] UHS-IIIは、下位互換性のためにUHS-IIと同じ物理インターフェースとピンレイアウトを維持しています。[63]しかし、2025年時点では、UHS-IIIの採用は限られており、広く実装される可能性は低いでしょう。これは、SDAが、より高い転送速度を提供するものの、下位互換性がUHS-I速度に制限されているSD Expressを優先しているためです。[64] [65]

SDエクスプレス

SD Expressカードの表と裏

SD Expressは、2018年6月にリリースされたSD仕様バージョン7.0で導入されました。単一のPCI Express 3.0（PCIe）レーンを組み込み、NVM Express（NVMe）ストレージプロトコルをサポートすることで、SD Expressは最大985MB/秒の全二重転送速度を実現します。SD Expressカードはダイレクトメモリアクセス（DMA）をサポートしており、パフォーマンスを向上させることができますが、セキュリティ研究者は、侵害されたカードや悪意のあるカードが発生した場合に攻撃対象領域が拡大する可能性があると警告しています。[66]互換性のあるカードはPCIeとNVMeの両方をサポートする必要があり、SDHC、SDXC、またはSDUCとしてフォーマットできます。下位互換性を確保するため、SD Expressカードは高速バスインターフェースとUHS-Iバスインターフェースもサポートする必要があります。ただし、PCIeインターフェースは以前UHS-IIおよびUHS-IIIで使用されていた2列目のピンを再利用するため、旧デバイスとの互換性はUHS-I速度に制限されます。この仕様では、将来の使用のために2つの追加ピン用のスペースも確保されています。[67]

2019年2月、SDアソシエーションはmicroSD Express [68]を導入し、ユーザーが互換性のあるカードやデバイスを識別できるように視覚的なマークを更新しました[69] 。

2020年5月にリリースされたSD仕様バージョン8.0では、インターフェースが拡張され、PCIe 4.0をサポートするようになり、3列目の電気接点を追加することでフルサイズカードのデュアルレーン構成が導入され、合計26個になりました。これにより、デュアルレーンPCIe 4.0を使用した場合の理論上の最大転送速度は3,938 MB/sに向上しました。[70]スペースの制約により、microSDフォームファクターは3列目の接点を収容できず、単一のPCIeレーンに制限されています。

普及は徐々に進んできました。2024年2月、サムスンは初のmicroSD Expressカードのサンプル出荷を開始しましたが[71]、市販は限定的でした。2025年4月、任天堂がSwitch 2はmicroSD Expressカードのみに対応し、UHS-Iカードのサポートは旧モデルからのメディア転送に限定されると発表したことで、関心が高まりました[72] 。

2025年6月現在、シングルレーンのPCIe 3.1 SD Expressカードのみが市販されており、PCIe 4.0やデュアルレーンのカードは一般販売されていない。[60] [73]

カード速度クラスの評価

カードスピードクラスの評価の比較[74]
最低速度スピードクラスビデオフォーマット[d]
オリジナルUHSビデオSDエクスプレスSD高画質4K8K
2 MB/秒クラス2（C2）
———はいいいえいいえいいえ
4 MB/秒クラス4（C4）
はい
6 MB/秒クラス6（C6）
クラス6（V6）
はい
10 MB/秒クラス10（C10）
クラス1（U1）
クラス10（V10）
30 MB/秒—クラス3（U3）
クラス30（V30）
はい
60 MB/秒—クラス60（V60）
90 MB/秒クラス90（V90）
150 MB/秒—クラス150（E150）
300 MB/秒クラス300（E300）
450 MB/秒クラス450（E450）
600 MB/秒クラス600（E600）

スピードクラスは、 SDカードの最低限のデータ転送性能を示すために導入されました（デバイスの性能を示すバス速度とは対照的に）。これは、持続的なシーケンシャル書き込み性能の観点から評価されます。この性能は、特にビデオ録画などのタスクにおいて、フレーム落ちを防ぐために安定したスループットが求められる大容量ファイルの転送時に重要です。[53]

速度クラスが重複する場合、メーカーは異なるホスト デバイスや標準との互換性を示すために、同じカード上に複数のシンボルを表示することがよくあります。

オリジナルスピードクラス（C）

オリジナルのスピードクラス（クラス2、4、6、10）は、それぞれ2、4、6、10MB/秒の最低持続書き込み速度を規定しています。クラス10のカードは、断片化されていないファイルシステムを想定し、高速バスモードを使用します。[40]これらは「C」で囲まれた数字で表されます（例：C2、C4、C6、C10）。

UHSスピードクラス（U）

超高速（UHS）スピードクラス（U1およびU3）は、それぞれ最低持続書き込み速度が10MB/秒および30MB/秒です。これらのクラスは「U」の中に数字が記されており、4Kビデオ録画などの高帯域幅を必要とするタスク向けに設計されています。[75]

ビデオスピードクラス（V）

ビデオスピードクラスの定格（V6、V10、V30、V60、V90）は、それぞれ6、10、30、60、90MB/秒の最低持続書き込み速度を指定します。[76] [53] [77] [78]これらのクラスは、数字の後に続く様式化された「V」で表され、4Kや8Kなどの高解像度フォーマットをサポートし、マルチレベルセルNANDフラッシュメモリの性能特性と整合させるために導入されました。 [79] [80]

SDエクスプレススピードクラス（E）

SD Expressスピードクラスの定格（E150、E300、E450、E600）は、それぞれ150、300、450、600MB/秒の最低持続書き込み速度を規定しています。[81]これらのクラスは、角丸四角で囲まれた数字と「E」の文字で表されます。これらのクラスは、大規模なビデオ処理、リアルタイム分析、ソフトウェア実行などのデータ集約型アプリケーション向けに設計されています。[81]

「×」評価

評価約
（MB/秒）		同等の
速度クラス
16×2.34（13×）
32×4.69（27×）
48×7.03（40倍）
100倍14.6（67×）

当初、一部のメーカーは標準的なCD-ROMドライブの速度（150 kB/sまたは1.23  Mbit/s）を基準とした「×」評価システムを採用していましたが[e]、この方法は一貫性がなく、しばしば不明瞭でした。後に、保証された最低書き込み速度を規定する標準化されたスピードクラスシステムに置き換えられました。[40] [77] [82] [83]

実世界のパフォーマンス

スピードクラスの評価は、最低限の書き込みパフォーマンスを保証しますが、実際の速度を完全に説明するものではありません。実際の速度は、ファイルの断片化、フラッシュメモリ管理による書き込み増幅、ソフトエラー訂正のためのコントローラ再試行操作、順次書き込みパターンとランダム書き込みパターンなどの要因に基づいて変化する可能性があります。

場合によっては、同じスピードクラスのカードでもパフォーマンスが大きく異なることがあります。例えば、小さなファイルのランダム書き込み速度は、シーケンシャル書き込み速度よりも大幅に遅くなることがあります。2012年の調査では、クラス2のカードの中には、ランダム書き込みにおいてクラス10のカードよりも優れた性能を発揮するカードがあることが分かりました。[84] 2014年の別のテストでは、カード間で小さな書き込み性能に300倍の差があり、特定のユースケースではクラス4のカードが上位クラスのカードよりも優れた性能を発揮することが報告されています。[85]

パフォーマンス評価

アプリケーションパフォーマンスクラスの評価の比較[86]
評価最小ランダムIOPS最小限の持続的な
連続書き込み
読む書く
クラス1（A1）
1,50050010 MB/秒
クラス2（A2）
4,0002,000

アプリケーション パフォーマンス クラスの評価は、写真、ビデオ、音楽、ドキュメントの保存などの一般的なタスクに加えて、アプリケーションを確実に実行および保存できる SD カードを識別するために 2016 年に導入されました。

従来のSDカードの速度評価は、大容量ファイルの転送に重要なシーケンシャルリード／ライト性能に重点を置いていました。しかし、アプリやオペレーティングシステムの実行には、多数の小さなファイルへの頻繁なアクセス（ランダムアクセスと呼ばれるパターン）が伴い、ストレージへの負荷が異なります。[87]アプリケーションパフォーマンスクラスの導入以前は、ランダムアクセス性能はカード間で大きく異なり、一部のユースケースでは制限要因となっていました。[84] [85] [88]

SDカードがアプリのストレージやシステムのブートボリュームとして、特にモバイルデバイス、シングルボードコンピュータ、組み込みシステムで広く使用されるようになると、新しいパフォーマンス指標が必要になりました。[87]この必要性は、AndroidのAdoptable Storage機能によってさらに高まりました。この機能により、SDカードはスマートフォンやタブレットの内部（取り外し不可能な）ストレージとして機能できるようになります。[89]

これに対処するため、SDアソシエーションはアプリケーションパフォーマンスクラスを導入しました。最初のクラスであるA1は、SD仕様5.1（2016年11月リリース）で定義され、4kBブロックを使用して、読み取りで最低1,500 IOPS （1秒あたり入出力操作）、書き込みで500 IOPSが必要です。仕様6.0（2017年2月リリース）で定義された上位層のA2クラスでは、しきい値が読み取り4,000 IOPSと書き込み2,000 IOPSに引き上げられています。ただし、これらの速度を実現するには、ホストデバイスがコマンドキューイングと書き込みキャッシュをサポートしている必要があります。これらの機能は、カードが複数の同時タスクの実行を最適化し、データを一時的に保存できるようにします。[90]適切にサポートされていない場合、パフォーマンスはA1レベルに戻ります。A1カードとA2カードはどちらも、スピードクラスC10、U1、およびV10に相当する、最低10MB/秒のシーケンシャル書き込み速度を維持する必要があります。[91]

特徴

カードのセキュリティ

書き込みを無効にするコマンド

ホストデバイスは、SDカードを読み取り専用にする（つまり、それ以降の情報書き込みコマンドを拒否する）よう命令することができます。これを実現するホストコマンドには、可逆的なものと不可逆的なものの両方があります。[92] [93]

書き込み禁止ノッチ

オレンジ色のスライド式書き込み保護スイッチがロック解除位置とロック位置の両方にあることを示す図
ソニーのタフシリーズSDカードは、書き込み保護ノッチにスライドタブがない市場で数少ないカードの1つです。

ほとんどのフルサイズSDカードには、機械式の書き込み禁止スイッチが搭載されています。これは、左側のノッチ（上面から見て、右側に斜角がある）の上にあるスライド式のタブで、デバイスにカードを読み取り専用として扱うよう指示します。タブを上（接点側）にスライドさせるとカードは読み書き可能になり、下にスライドさせると読み取り専用になります。ただし、このスイッチの位置はカードの内部回路では検出されません。[94]そのため、デバイスによってはこのスイッチが無視される一方、他のデバイスでは上書きが可能です。[95]

miniSDカードとmicroSDカードにはノッチが内蔵されていませんが、ノッチ付きのアダプタを使用すれば使用できます。ノッチのないカードは常に書き込み可能です。プリロードされたコンテンツが入ったカードにはノッチはありますが、スライドタブはありません。[96]

カードパスワード

ホストデバイスは、通常ユーザーが指定する最大16バイトのパスワードを使用してSDカードをロックできます。[97]ロックされたカードは、データの読み取りおよび書き込みコマンドを拒否することを除き、ホストデバイスと通常どおり通信します。[要出典]ロックされたカードは、同じパスワードを提供することによってのみロックを解除できます。ホストデバイスは、古いパスワードを提供した後、新しいパスワードを指定するか、ロックを無効にすることができます。パスワードがない場合（通常、ユーザーがパスワードを忘れた場合）、ホストデバイスはカード上のすべてのデータを消去して将来の再利用を可能にするようにカードに指示できます（DRM保護下のカードデータを除く）。ただし、既存のデータにアクセスする方法はありません。[98]

Windows Phone 7デバイスは、携帯電話メーカーまたはモバイルプロバイダーのみがアクセスできるように設計されたSDカードを使用します。携帯電話のバッテリーコンパートメントの下に挿入されたSDカードは、「自動生成されたキーによって」携帯電話にロックされ、「他の携帯電話、デバイス、またはPCでSDカードを読み取ることはできません」。[99]しかし、 Symbianデバイスは、ロックされたSDカードに必要な低レベルフォーマット操作を実行できる数少ないデバイスの一つです。そのため、 Nokia N8などのデバイスを使用してカードを再フォーマットし、他のデバイスで使用することができます。 [100]

スマートS​​Dカード

スマートS​​Dメモリカードは、内部に「セキュアエレメント」を備えたmicroSDカードであり、 SDバスを介して、例えば内部セキュアエレメント上で実行されているJavaCardアプレットにISO 7816アプリケーションプロトコルデータユニットコマンドを転送することを可能にする。[101]

セキュアエレメントを搭載したmicroSDメモリカードの初期のバージョンのいくつかは、近距離無線通信（NFC）とモバイル決済のパイオニアであるDeviceFidelity, Inc.によって2009年に開発されました。[102] [103] In2PayとCredenSE製品を導入し、後に2010年にVisaによってモバイル非接触取引用に商品化および認定されました。[104] DeviceFidelityはまた、In2Pay microSDをiCaisseを使用してApple iPhoneで動作するように適応させ、2010年にAppleデバイスでの最初のNFC取引とモバイル決済を開拓しました。[105] [106] [107]

スマートS​​Dカードは、決済アプリケーションや安全な認証のために様々な形で実装されてきました。[108] [109] 2012年にGood TechnologyはDeviceFidelityと提携し、モバイルIDとアクセス制御のためのセキュアエレメントを備えたmicroSDカードを使用しました。[110]

セキュアエレメントとNFC（近距離無線通信）対応のmicroSDカードはモバイル決済に利用されており、消費者直結型のモバイルウォレットやモバイルバンキングソリューションにも利用されている。バンク・オブ・アメリカ、USバンク、ウェルズ・ファーゴなど世界中の大手銀行が導入したものもある。[111] [112] [113]一方、 2012年に初めて導入されたmonetoなどの革新的な消費者直結型ネオバンクプログラムにも利用されている。 [114] [115] [116] [117]

セキュアエレメントを搭載したmicroSDカードは、モバイルデバイス上の安全な音声暗号化にも使用されており、人と人との音声通信において最高レベルのセキュリティを実現しています。[118]このようなソリューションは、インテリジェンスとセキュリティの分野で広く使用されています。

2011年、HID Globalはアリゾナ州立大学と提携し、DeviceFidelity, Inc.が提供するセキュアエレメントとMiFareテクノロジーを搭載したmicroSDを使用して、学生向けのキャンパスアクセスソリューションを開始しました。[119] [120]これは、電子アクセスキーを必要とせずに通常の携帯電話を使用してドアを開けることができた初めてのケースでした。

ベンダーの機能強化

Wi-Fi内蔵のEye-Fi Mobi 16 GBカード
デュアルインターフェースを備えたSDカード：SDとUSB

ベンダーは、さまざまなベンダー固有の機能を通じて、市場で自社製品を差別化しようと努めてきました。

  • Wi-Fi内蔵– Wi-Fiトランシーバーを内蔵したSDカードを複数のメーカーが製造しています。このカードを使用すると、SDカードスロットを備えたデジタルカメラで撮影した画像をワイヤレスネットワーク経由で送信したり、ワイヤレスネットワークの圏内に入るまでカード内のメモリに画像を保存したりできます。一部のモデルでは、写真にジオタグを付加できます。
  • プリロードコンテンツ– 2006年、サンディスクはGruviを発表しました。これは、コンテンツ出版用の媒体として、追加のデジタル著作権管理機能を備えたmicroSDカードです。サンディスクは2008年にslotMusicという名前で再びプリロードカードを発表しましたが、この時はSDカードのDRM機能を一切使用していませんでした。[121] 2011年、サンディスクは1枚のslotMusicカードに1000曲を収録した様々なコレクションを約40ドルで提供しましたが、[122]対応デバイスでのみ利用可能で、ファイルのコピー機能もなくなりました。
  • 内蔵USBコネクタ– いくつかの企業は、カードリーダーなしでコンピュータからアクセスできるように、USBコネクタを内蔵したSDカードを製造しています。 [123]
  • 統合ディスプレイ– 2006年にADATAは、2文字のラベルとカード上の未使用メモリの量を表示するデジタルディスプレイを備えたSuper Info SDカードを発表しました。 [124]

SDIOカード

セキュアデジタル入力出力（SDIO）マーク
一部のHP iPAQデバイスに接続するためにSDIOインターフェースを使用するカメラ

SDIO（セキュアデジタル入出力）は、SD規格の拡張版であり、データストレージに加えて入出力（I/O）デバイスをサポートします。 [125] SDIOカードは標準のSDカードと物理的にも電気的にも同一ですが、I/O機能を利用するには、適切なドライバを搭載した互換性のあるホストデバイスが必要です。一般的な例としては、GPS、Wi-Fi、カメラ、バーコードリーダー、モデム用のアダプタなどが挙げられます。[126] SDIOは広く普及しませんでした。

互換性

新しいバージョンの仕様に準拠したホストデバイスは下位互換性を提供し、古いSDカードを受け入れます。[36]たとえば、SDXCホストデバイスは以前のすべてのSDメモリカードファミリを受け入れ、SDHCホストデバイスは標準のSDカードも受け入れます。

古いホストデバイスは一般的に新しいカードフォーマットをサポートしておらず、カードで使用されるバスインターフェースをサポートしている場合でも、[32]いくつかの要因が発生します。

  • 新しいカードでは、ホストデバイスが処理できる容量よりも大きな容量が提供される場合があります (SDHC の場合は 4 GB 以上、SDXC の場合は 32 GB 以上)。
  • 新しいカードでは、ホストデバイスがナビゲートできないファイルシステムが使用されている場合があります（SDHCの場合はFAT32 、 SDXCの場合はexFAT ）。
  • SDIO カードを使用するには、ホスト デバイスがカードが提供する入出力機能に合わせて設計されている必要があります。
  • カードのハードウェアインターフェースは、バージョン2.0（新しい高速バスクロック、ストレージ容量ビットの再定義）およびSDHCファミリー（超高速（UHS）バス）から変更されました。
  • UHS-IIは物理的にピンの数が多いですが、スロットとカードの両方でUHS-Iおよび非UHSと下位互換性があります。[51]
  • 一部のベンダーは、SDA が方法を標準化する前に、1 GB を超える SDSC カードを製造していました。
SD互換性表
カード
スロット
SDSCSDHCSDHC
UHS		SDXCSDXC
UHS		SDIO
SDSC部分的[f]FAT16、< 4 GB [f]FAT16、< 4 GB [f]いいえいいえいいえ
SDHCはいはい非UHSモードの場合FAT32非UHSモードのFAT32いいえ
SDHC UHS非UHSモードの場合非UHSモードの場合UHSモード非UHSモードのFAT32UHSモードのFAT32いいえ
SDXCはいはい非UHSモードの場合はい非UHSモードの場合いいえ
SDXC UHS非UHSモードの場合非UHSモードの場合UHSモード非UHSモードの場合UHSモードいいえ
SDIO様々様々様々様々様々はい

市場

セキュアデジタルカードはコンパクトなサイズのため、多くの民生用電子機器に使用されており、数ギガバイトのデータを小型で保存できる手段として広く普及しています。デジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオゲーム機など、ユーザーが頻繁にカードを抜き差しする機器では、フルサイズのカードが使用される傾向があります。一方、携帯電話、GoPro Heroシリーズなどのアクションカメラ、ドローンなど、小型化が最優先される機器では、microSDカードが使用される傾向があります。[1] [2]

携帯電話

スマートフォントレイ内のmicroSDカード

microSDカードは、携帯電話のストレージ拡張に広く使用されており、オフラインで低遅延のアクセスを提供するため、写真撮影、ビデオ録画、ファイル転送などの作業に便利です。特に、接続が制限されている地域やデータプランが高額な地域では便利です。[127]リムーバブルカード上のデータは、デバイスの故障とは無関係に保存できるため、復旧に役立ちます。

microSDカードのサポートはAndroidスマートフォンで普及しています。[128]一方、AppleはiPhoneにmicroSDカードスロットを搭載しておらず、内蔵フラッシュストレージとクラウドサービスのみに依存しています。[129]

デジタルカメラ

デジタル一眼レフカメラのSDカード

セキュアデジタルメモリーカードは、アダプターを使用すればソニーのXDCAM EXビデオカメラで使用できます。 [130]

パーソナルコンピュータ

多くのパーソナルコンピュータは、内蔵スロットを使用して補助記憶装置としてSDカードに対応しているか、USBアダプタを介してSDカードに対応していますが、SDカードのどのタイプもATAシグナリングをサポートしていないため、オンボードATAコントローラを介してSDカードをプライマリハードディスクとして使用することはできません。プライマリハードディスクとして使用するには、別のSDホストコントローラ[131]と、SDカードからのブート用のファームウェアサポート（新しいシステムやタブレットPC、またはSD- CompactFlash [g]コンバータで一般的）が必要です。ただし、USBインターフェイスからのブートストラップをサポートするコンピュータでは、ブートストラップが完了したらUSBアクセスをサポートするオペレーティングシステムがインストールされている限り、USBアダプタに接続されたSDカードをブートディスクとして使用できます。[h]

ノートパソコンやタブレット端末では、内蔵メモリカードリーダーに挿入されたメモリカードの方が、 USBフラッシュドライブよりも人間工学的な利点があります。USBフラッシュドライブは端末から突き出ているため、持ち運びの際にぶつかってUSBポートを損傷する恐れがあります。メモリカードは一体型の形状で、コンピュータの専用カードスロットに挿入してもUSBポートを占有しません。

2009年後半以降、SDカードリーダーを搭載した新しいAppleコンピュータでは、 Mac OS拡張ファイル形式に適切にフォーマットされ、デフォルトのパーティションテーブルがGUIDパーティションテーブルに設定されている場合、SDストレージデバイスからmacOSを起動できるようになりました。[43]

SDカードは、 Atari 8ビットコンピュータなどのビンテージコンピュータの所有者の間で利用と人気が高まっています。例えば、SIO2SD（SIOは外部デバイス接続用のAtariポート）は現在広く使用されています。8ビットAtari用のソフトウェアは、ディスクサイズが4～8GB未満のSDカード1枚に収まっている場合もあります（2019年）。[132]

組み込みシステム

ArduinoプロトタイピングマイクロプロセッサにSDカードへのアクセスを提供するシールド（ドーターボード）

2008年、SDAは「既存のSD規格を活用し」、プリント基板上で取り外し不可能なSD型デバイスを実現するEmbedded SD規格を策定しました。[133]しかし、この規格は市場には採用されず、MMC規格が組み込みシステムの事実上の標準となりました。サンディスクはiNANDブランドでこのような組み込みメモリコンポーネントを提供しています。[134]

一部の最新マイクロコントローラは、より高速な独自の4ビットSDバスモードを使用するSDIOハードウェアを統合していますが、ほぼすべての最新マイクロコントローラは、少なくとも低速な1ビットSPIバスモードで動作するSDカードとインターフェースできるSPIユニットを備えています。SPIユニットがない場合は、ビットバンギングによってSPIをエミュレートすることもできます（例えば、SDカードスロットをLinksys WRT54G -TMルーターに半田付けし、 DD-WRTのLinuxカーネルを使用してGPIOピンに接続した場合、スループットはわずか1.6Mbpsでした）。[135]

近年（2020年）、microSDの8ピンインターフェースは、標準LGA8またはWSON8パッケージの表面実装（はんだ付け）集積回路チップとしてプリント基板上で使用できるように適応され、寸法は8 mm × 6 mm × 1 mm（5 ⁄ 16  in ×  15 ⁄ 64  in ×  3 ⁄ 64  in）です。このようなチップは、SD NAND。microSDインターフェースは、より確立されたNANDフォーマットと比較していくつかの利点がある。ピン数が少ないため、接続のルーティングが容易である（eMMCやraw NANDと異なる）。また、カード自体がウェアレベリングなどの細かい処理を行うことができる（raw NANDと異なる）。[136]これらは、SPI NANDまたはSPIフラッシュユニット（同様のパッケージで提供されるが、SPIバスのみをサポート）と見なすこともできる。

音楽配信

録音済みの microSD は、 SanDiskのslotMusicおよびslotRadio、およびAstell & KernのMQSというブランドで音楽を商品化するために使用されてきました。

偽造品

市場には、偽の容量を報告したり、ラベルよりも遅く動作したりする、ラベルの誤った貼付や偽造のセキュアデジタルカードがよく見られます。[137] [138] [139]偽造品をチェックして検出するためのソフトウェアツールが存在し、[140] [141] [142]場合によっては、これらのデバイスを修理して誤った容量情報を削除し、実際のストレージ容量を使用できる場合があります。[143]

偽造カードの検出は通常、ランダムデータを含むファイルをSDカードの容量いっぱいまでコピーし、それを元に戻すことで行われます。コピーされたファイルは、チェックサム（例：MD5）を比較するか、圧縮を試みることによって検査できます。後者のアプローチは、偽造カードではユーザーがファイルを読み込むことができ、そのファイルは容易に圧縮可能な均一なデータ（例： 0xFFの繰り返し）で構成されるという事実を利用しています。

  • Samsung純正microSDカード（左）と偽造品（右）。偽造品は64GBの容量を謳っていますが、8GBを超える書き込みをしようとするとデータ損失が発生します。
    Samsung純正microSDカード（左）と偽造品（右）。偽造品は64GBの容量を謳っていますが、8GBを超える書き込みをしようとするとデータ損失が発生します。
  • 正規品、疑わしいもの、偽造品のmicroSDカードの開封前と開封後の画像。詳細は出典をご覧ください。
    正規品、疑わしいもの、偽造品のmicroSDカードの開封前と開封後の画像。詳細は出典をご覧ください。

技術的な詳細

物理的な大きさ

ファミリーのサイズ比較：SD（青）、miniSD（緑）、microSD（赤）

SDカードの仕様では、3つの物理サイズが定義されています。SDおよびSDHCファミリーは3つのサイズすべてで利用可能ですが、SDXCおよびSDUCファミリーはミニサイズ、SDIOファミリーはマイクロサイズでは利用できません。小さいカードは、パッシブアダプタを使用することで、より大きなスロットで使用できます。

標準

  • SD (SDSC)、SDHC、SDXC、SDIO、SDUC
  • 32 mm × 24 mm × 2.1 mm ( 1+17 ⁄ 64 インチ ×  15 ⁄ 16 インチ ×  5 ⁄ 64 インチ)
  • 32 mm × 24 mm × 1.4 mm（1+17 ⁄ 64 インチ ×  15 ⁄ 16 インチ ×  1 ⁄ 16 インチ）（MMC と同じ薄さ）Thin SD（希少）

ミニSD

  • ミニSD、ミニSDHC、ミニSDIO
  • 21.5 mm × 20 mm × 1.4 mm ( 27 ⁄ 32 インチ ×  25 ⁄ 32 インチ ×  1 ⁄ 16 インチ)

マイクロSD

マイクロフォームファクターは、最も小さいSDカードフォーマットです。[144]

  • microSD、microSDHC、microSDXC、microSDUC
  • 15 mm × 11 mm × 1 mm ( 19 ⁄ 32 インチ ×  7 ⁄ 16 インチ ×  3 ⁄ 64 インチ)

転送モード

カードは、以下のバスタイプと転送モードの様々な組み合わせをサポートできます。SPIバスモードと1ビットSDバスモードは、次のセクションで説明するように、すべてのSDファミリで必須です。ホストデバイスとSDカードがバスインターフェースモードをネゴシエートすると、番号付きピンの使用方法はすべてのカードサイズで同じになります。

  • SPIバスモード： シリアル・ペリフェラル・インターフェース・バス（SPI）は、主に組み込みマイクロコントローラで使用されます。このバスタイプは3.3Vインターフェースのみをサポートします。ホストライセンスを必要としない唯一のバスタイプです。[要出典]
  • 1 ビット SD バス モード:独立したコマンド チャネルとデータ チャネル、および独自の転送形式。
  • 4ビットSDバスモード：追加のピンと一部の再割り当てピンを使用します。これは、1つのコマンドと4つのデータラインを使用して高速データ転送を実現する1ビットSDバスモードと同じプロトコルです。すべてのSDカードはこのモードをサポートしています。UHS-IおよびUHS-IIはこのバスタイプを必要とします。
  • 2本の差動ラインを持つSD UHS-IIモード： 2本の低電圧差動信号インターフェースを使用してコマンドとデータを転送します。UHS-IIカードには、SDバスモードに加えてこのインターフェースが搭載されています。

物理インターフェースは9本のピンで構成されていますが、miniSDカードでは中央に未接続のピンが2本追加され、microSDカードでは2本のVSS （グランド）ピンのうち1本が省略されています。[145]

4種類のカード（上から下へ）：MMC、SD、miniSD、microSD。これは、SDのベースとなっている旧型のMMCからの進化を示しています。注：この図には、仕様4.0で追加された8つの新しいUHS-IIコンタクトは含まれていません。
SPIバスモード[94]
MMC
ピン		SD
ピン		miniSD
ピン		microSD
ピン		名前入出力論理説明
1112nCS私PPSPIカード選択[CS]（負論理）
2223DI私PPSPIシリアルデータ入力[MOSI]
333 VSSSS地面
4444VDDSS力
5555クロック私PPSPIシリアルクロック[SCLK]
6666VSSSS地面
7777するおPPSPIシリアルデータ出力[MISO]
888NC
nIRQ		.O
​		.
OD		未使用（メモリカード）
割り込み（SDIOカード）（負論理）
991ノースカロライナ州。。未使用
10 ノースカロライナ州。。予約済み
11 ノースカロライナ州。。予約済み
1ビットSDバスモード[94]
MMC
ピン		SD
ピン		miniSD
ピン		microSD
ピン		名前入出力論理説明
1112CD入出力。カード検出（ホストによる）と
非SPIモード検出（カードによる）
2223司令官入出力PP、
OD		指揮、
応答
333 VSSSS地面
4444VDDSS力
5555クロック私PPシリアルクロック
6666VSSSS地面
7777ダット0入出力PPSDシリアルデータ0
888NC
nIRQ		.O
​		.
OD		未使用（メモリカード）
割り込み（SDIOカード）（負論理）
991ノースカロライナ州。。未使用
10 ノースカロライナ州。。予約済み
11 ノースカロライナ州。。予約済み
4ビットSDバスモード[94]
MMC
ピン		SD
ピン		miniSD
ピン		microSD
ピン		名前入出力論理説明
。112DAT3入出力PPSDシリアルデータ3
。223司令官入出力PP、
OD		指揮、
応答
。33 VSSSS地面
。444VDDSS力
。555クロック私PPシリアルクロック
。666VSSSS地面
。777ダット0入出力PPSDシリアルデータ0
888DAT1
nIRQ		入出力
​		PP
OD		SD シリアル データ 1 (メモリ カード)
割り込み期間 (SDIO カードはプロトコル経由でピンを共有)
991DAT2入出力PPSDシリアルデータ2
10 ノースカロライナ州。。予約済み
11 ノースカロライナ州。。予約済み

注:

  1. 方向はカードに相対します。I = 入力、O = 出力。
  2. PP =プッシュプルロジック、OD =オープンドレインロジック。
  3. S =電源、NC = 未接続 (または論理ハイ)。

インタフェース

512 MB SD カードの内部:データを保持するNAND フラッシュチップ (下部) と SD コントローラ (上部)
2 GB SD カードの内部: 2 つのNAND フラッシュチップ (上部と中央)、SD コントローラ チップ (下部)
16GB SDHCカードの中身

コマンドインターフェース

SDカードとホストデバイスは、最初は同期1ビットインターフェースを介して通信します。ホストデバイスは、SDカードに1ビットずつストローブ信号を送るクロック信号を提供します。ホストデバイスはこれを用いて48ビットのコマンドを送信し、応答を受け取ります。カードは応答を遅延させる信号を送ることができますが、ホストデバイスは通信を中止することができます。[40]

ホストデバイスは、様々なコマンドを発行することで、以下のことを行うことができます。[40]

  • SDカードの種類、メモリ容量、機能を確認する
  • カードに異なる電圧、異なるクロック速度、または高度な電気インターフェースを使用するように指示する
  • フラッシュ メモリに書き込むブロックを受信するようにカードを準備するか、指定されたブロックの内容を読み取って応答します。

コマンドインターフェースは、マルチメディアカード（MMC）インターフェースの拡張です。SDカードはMMCプロトコルの一部コマンドのサポートを廃止しましたが、コピープロテクション関連のコマンドを追加しました。挿入されたカードの種類を判別するまで、両方の規格でサポートされているコマンドのみを使用することで、ホストデバイスはSDカードとMMCカードの両方に対応できます。

電気インターフェース

すべてのSDカードファミリーは、当初3.3 ボルトの電気インターフェースを使用しています。SDHCカードとSDXCカードは、コマンドにより1.8ボルトの動作に切り替えることができます。[40]

電源投入時またはカード挿入時に、ピン1の電圧によってシリアル・ペリフェラル・インターフェース（SPI）バスまたはSDバスが選択されます。SDバスは1ビットモードで起動しますが、SDカードが4ビットモードをサポートしている場合、ホストデバイスは4ビットモードに切り替えるコマンドを発行できます。様々なカードタイプにおいて、4ビットSDバスのサポートはオプションまたは必須です。[40]

SDカードがサポートしていることを確認した後、ホストデバイスはSDカードに対し、より高速な転送速度に切り替えるよう指示することもできます。カードの性能を確認するまでは、ホストデバイスは400kHzを超えるクロック速度を使用しないでください。SDIO以外のSDカード（下記参照）の「デフォルト速度」クロックレートは25MHzです。ホストデバイスは、カードがサポートする最大クロック速度を使用する必要はありません。電力を節約するために、最大クロック速度よりも低い速度で動作しても構いません。[40]コマンド間の間、ホストデバイスはクロックを完全に停止することができます。

MBRとFAT

ほとんどのSDカードは、1つ以上のMBRパーティションでフォーマット済みで出荷されます。MBRパーティションの先頭または唯一のパーティションにはファイルシステムが含まれています。これにより、SDカードはパソコンのハードディスクのように動作します。SDカードの仕様では、SDカードはMBRと以下のファイルシステムでフォーマットされています。

  • SDSC カードの場合:
    • 論理セクタ数が32,680未満（16MB未満[i]）のFAT12、パーティションタイプ01h、BPB 3.0またはEBPB 4.1 [146]
    • 32,680～65,535論理セクター（16MB～32MB）の容量：[i] パーティションタイプ04hおよびBPB 3.0またはEBPB 4.1のFAT16 [146]
    • 少なくとも65,536論理セクターの容量（32MB以上）: [i] パーティションタイプ06hおよびEBPB 4.1のFAT16B [146]
  • SDHCカードの場合:
    • 16,450,560論理セクター未満の容量（7.8 GB未満）:パーティションタイプ0BhおよびEBPB 7.1のFAT32
    • 少なくとも16,450,560論理セクターの容量（7.8 GB以上）：パーティションタイプ0ChおよびEBPB 7.1のFAT32
  • SDXCカードの場合:パーティションタイプ07hのexFAT

SDカードに対応するほとんどの消費者向け製品は、この方法でパーティション分割およびフォーマットされていることを前提としています。FAT12、FAT16、FAT16B、FAT32のユニバーサルサポートにより、互換性のあるSDリーダーを搭載したほとんどのホストコンピューターでSDSCおよびSDHCカードを使用でき、ユーザーは階層的なディレクトリツリーで名前付きファイルを使用するという使い慣れた方法を使用できます。[要出典]

このようなSDカードでは、Mac OS Xの「ディスクユーティリティ」やWindowsのSCANDISKなどの標準ユーティリティプログラムを使用して、破損したファイルシステムを修復し、場合によっては削除されたファイルを復元できます。FATファイルシステム用のデフラグツールも、このようなカードで使用できます。ファイルの統合により、ファイルの読み書きにかかる時間がわずかに短縮される可能性がありますが[147]、ハードドライブのデフラグには匹敵するほどの短縮にはなりません。ハードドライブのデフラグでは、ファイルを複数の断片に保存するために、ドライブヘッドの物理的な移動がさらに必要になり、比較的低速です[148] 。さらに、デフラグはSDカードへの書き込みを行うため、カードの定格寿命に影響します。物理メモリの書き込み耐久性については、フラッシュメモリに関する記事で説明しています。カードのストレージ容量を増やすための新しい技術は、書き込み耐久性が低下します。[要出典]

容量が32MB [i]以上（論理セクター数が65,536以上）で2GB以下のSDカードを再フォーマットする場合[b] 、そのカードが消費者向けデバイス用であれば、パーティションタイプ06h、EBPB 4.1 [146]のFAT16Bが推奨されます。（FAT16Bは4GBカードのオプションでもありますが、64KBのクラスターを使用する必要がありますが、これは広くサポートされていません。）FAT16Bは4GBを超えるカードをまったく サポートしていません[b] 。

SDXC仕様では、Microsoft独自の exFATファイルシステムの使用が義務付けられており[149] 、適切なドライバ（ Linuxではexfat-utils/などexfat-fuse）が必要になる場合があります。

再フォーマットのリスク

SDカードを異なるファイルシステムで、あるいは同じファイルシステムで再フォーマットすると、カードの速度が低下したり、寿命が短くなったりする可能性があります。一部のカードはウェアレベリングを採用しており、頻繁に変更されるブロックが異なるタイミングでメモリの異なる部分にマッピングされます。また、ウェアレベリングアルゴリズムの中には、FAT12、FAT16、またはFAT32に典型的なアクセスパターンに合わせて設計されているものもあります。[150]さらに、フォーマット済みのファイルシステムでは、カード上の物理メモリの消去領域と一致するクラスタサイズが使用される場合があります。再フォーマットするとクラスタサイズが変更され、書き込み効率が低下する可能性があります。SDアソシエーションは、これらの問題を克服するために、WindowsおよびMac OS X用のSDフォーマッタソフトウェアを無料でダウンロードできるようにしています。[151]

SD/SDHC/SDXCメモリーカードには、SD規格のセキュリティ機能のために「保護領域」がカード上に存在します。標準フォーマッタやSDアソシエーションのフォーマッタでは、この領域を消去することはできません。SDアソシエーションは、SDセキュリティ機能を使用するデバイスやソフトウェアでこの領域をフォーマットすることを推奨しています。[151]

消費電力

SDカードの消費電力は、速度モード、メーカー、モデルによって異なります。[152]

転送中は66～330 mW（供給電圧3.3 Vで20～100 mA）の範囲になります。TwinMOS Technologiesの仕様では、転送中の最大消費電力は149 mW（45 mA）です。東芝は264～330 mW（80～100 mA）としています。[153]スタンバイ電流ははるかに低く、2006年のmicroSDカード1枚で0.2 mA未満です。[154]長時間のデータ転送があると、バッテリー寿命が著しく短くなる可能性があります。参考までに、スマートフォンのバッテリー容量は通常約6 Wh（Samsung Galaxy S2：1650 mAh @ 3.7 V）です。

最新のUHS-IIカードは、ホストデバイスがバススピードモードSDR104またはUHS-IIをサポートしている場合、最大2.88Wの電力を消費します。UHS-IIホストの場合の最小消費電力は720mWです。[要出典]

異なるバス速度モードにおけるカード要件[94]
バス速度
モード		最大バス
速度
[MB/s]		最大クロック
周波数
[MHz]		信号
電圧
[V]		SDSC
[W]		SDHC
[W]		SDXC
[W]
HD312312520.4–2.882.88
FD156156520.4–2.882.88
SDR1041042081.8–2.882.88
SDR50501001.8–1.441.44
DDR5050501.8–1.441.44
SDR2525501.8–0.720.72
SDR1212.5251.8–0.360.36 / 0.54
高速25503.30.720.720.72
デフォルトの速度12.5253.30.330.360.36 / 0.54

ストレージ容量と互換性

すべての SD カードでは、カードに保存できる情報量をホスト デバイスが決定します。また、各 SD ファミリの仕様により、準拠カードが報告する最大容量がホスト デバイスに保証されます。

2006年6月にバージョン2.0（SDHC）仕様が完成した時点で[155] 、ベンダーは既にバージョン1.01の仕様に基づいて、あるいはバージョン1.00を独創的に解釈して、2GBおよび4GBのSDカードを考案していました。結果として得られたカードは、一部のホストデバイスでは正常に動作しませんでした。[156] [157]

1 GB以上のSDSCカード

4 GB SDSCカード

SDバージョン1.00では、1ブロックあたり512バイトが想定されていました。これにより、最大4,096 × 512 × 512バイト = 1GBのSDSCカードが実現可能になりました。[b]

バージョン1.01では、SDSCカードは4ビットフィールドを使用してブロックあたり1,024バイトまたは2,048バイトを示すようになりました。[40]これにより、Transcend 4 GB SDカード、Memorette 4 GB SDカード、Hoco 4 GB microSDカードなど、2 GBおよび4 GBの容量を持つカードが可能になりました。[要出典]

ストレージ容量の計算

カード固有データ (CSD) レジスタの形式は、バージョン 1 (SDSC) とバージョン 2.0 (SDHC と SDXC を定義) の間で変更されました。

バージョン1

SD仕様のバージョン1では、最大2GB [b]の容量はCSDのフィールドを次のように組み合わせて計算されます。

容量 = ( C_SIZE + 1) × 2 ( C_SIZE_MULT + READ_BL_LEN + 2)どこ 0 ≤ C_SIZE ≤ 4095、 0 ≤ C_SIZE_MULT ≤ 7、 READ_BL_LENは 9 (512 バイト/セクターの場合) または 10 (1024 バイト/セクターの場合)

後のバージョンでは（セクション4.3.2）、2GBのSDSCカードはREAD_BL_LEN（およびWRITE_BL_LEN）を1,024バイトに設定して上記の計算でカードの容量を正しく報告する必要があるが、一貫性を保つためにホストデバイスは（CMD16によって）512Bを超えるブロック長を要求してはならないと規定されている。[40]

バージョン2と3

SDHCカードバージョン2.0の定義では、CSDのC_SIZE部分は22ビットで、メモリサイズを512KBの倍数で示します（C_SIZE_MULTフィールドは削除され、READ_BL_LENは容量計算に使用されなくなりました）。以前は予約されていた2ビットは、カードファミリーを識別するために使用されます。0はSDSC、1はSDHCまたはSDXC、2と3は予約済みです。[40]これらの再定義により、古いホストデバイスはSDHCまたはSDXCカードを正しく識別できず、その容量も正しく認識できません。

  • SDHC カードは、32 GB を超えない容量を報告するように制限されています。[引用が必要]
  • SDXCカードはC_SIZEフィールドの22ビットすべてを使用できます。SDHCカードがC_SIZE > 65,375を報告し、32GBを超える容量を示す場合、仕様違反となります。カードの最大容量を仕様ではなくC_SIZEに基づいて決定するホストデバイスは、そのようなカードをサポートできる可能性がありますが、他のSDHC対応ホストデバイスでは動作しない可能性があります。[要出典]

容量は次のように計算されます。

容量 = ( C_SIZE + 1) × 524288SDHCの場合 4112 ≤ C_SIZE ≤ 65375 ≈2 GB ≤ 容量 ≤ ≈32 GBSDXCの場合 65535 ≤ C_SIZE ≈32 GB ≤ 容量 ≤ 2 TB [引用が必要]

4GBを超える容量は、バージョン2.0以降に準拠することでのみ実現できます。また、互換性を保証するために、4GB相当の容量もバージョン2.0以降に準拠する必要があります。[要出典]

データ復旧

故障したSDカードは、フラッシュストレージを含む中央部分が物理的に損傷していない限り、専用機器を用いて修理可能です。この方法ではコントローラを回避できます。ただし、コントローラが同一のダイ上に配置されているモノリシックカードの場合は、この方法がより困難、あるいは不可能になる場合があります。[158] [159]

アダプター

小型の SD カードを大型の SD カード スロットで使用できるようにするさまざまなパッシブ アダプターが用意されています。

  • 分解された microSD から SD へのアダプタ。下部の microSD カード スロットから上部の SD ピンへのパッシブ接続を示しています。
    分解された microSD から SD へのアダプタ。下部の microSD カード スロットから上部の SD ピンへのパッシブ接続を示しています。
  • MicroSD-SD アダプター (左)、microSD-miniSD アダプター (中央)、microSD カード (右)
    MicroSD-SD アダプター (左)、microSD-miniSD アダプター (中央)、microSD カード (右)
  • MiniSDメモリーカード（アダプター付き）
    MiniSDメモリーカード（アダプター付き）
  • microSD カード（左）、microSD から SD カードへのアダプター（右）
    microSD カード（左）、microSD から SD カードへのアダプター（右）
  • microSD カードを microSD - SD カード アダプタに挿入します
    microSD カードを microSD - SD カード アダプタに挿入します
  • 2008年にオリンパスは、デジタルカメラにmicroSDカードからxD-ピクチャーカードへのアダプタを同梱し始めました。
    2008年にオリンパスは、デジタルカメラにmicroSDカードからxD-ピクチャーカードへのアダプタを同梱し始めました。

仕様のオープン性

SDフォーマットは1999年8月に導入されました。[7]ほとんどのメモリカードフォーマットと同様に、SDは特許と商標で保護されています。SDカードとホストアダプタの製造・販売には、SDIOデバイスを除き、ロイヤルティが適用されます。2025年現在、SDアソシエーション（SDA）は、一般会員に2,500米ドル、エグゼクティブ会員に4,500米ドルの年会費を徴収しています。[160]

SD規格の初期バージョンは、秘密保持契約（NDA）に基づいてのみ利用可能であり、オープンソースドライバの開発は制限されていました。こうした制限にもかかわらず、開発者はインターフェースをリバースエンジニアリングし、デジタル著作権管理（DRM）を使用しないSDカード用のフリーソフトウェアドライバを開発しました。[161]

2006年、SDAはより制限の少ないライセンスの下で「簡易仕様」の公開を開始しました。これには物理層、SDIO、および特定の拡張機能に関するドキュメントが含まれており、NDAや有料会員を必要とせずに、より広範な実装が可能になりました。[162] [163]

改訂

SD仕様バージョンの履歴
バージョン年注目すべき変更点参照
1.002000予備仕様—
1.012001マイナーアップデート[34]
1.102006公式初期リリース[164]
2.00SDHCおよびスピードクラスC2、C4、C6を追加[165][35]
3.012010SDXC、UHS-Iバス、スピードクラスC10/UHSスピードクラスU1を追加[40]
4.102013UHS-IIバス、UHSスピードクラスU3を追加し、電力と機能のサポートを強化[145]
5.002016ビデオスピードクラス V6、V10、V30、V60、V90 を追加しました[166]
5.10アプリケーションパフォーマンスクラスA1を追加しました[90]
6.002017アプリケーションパフォーマンスクラスA2（コマンドキューイングと書き込みキャッシュ付き）とカード所有者保護を追加[62]
7.102020SD Express、microSD Express、SDUCを追加し、CPRMをオプションにしました[167]
8.00PCIe 4.0を追加し、フルサイズカードにデュアルレーンPCIeを追加[168]
9.002022新しいセキュリティ機能と強化された書き込み保護を導入[94]
9.102023SD ExpressスピードクラスE150、E300、E450、E600を追加しました[169]

参照

各種フラッシュカードのサイズ比較：SD、CompactFlash、MMC、xD

脚注

  1. ^ 特に明記されていない限り、1 MBは100万バイトに相当します
  2. ^ ここでの abcdefg 、1 GB = 1 GiB = 2 30 B
  3. ^ ab ここでは、1 TB = 1024 4 B
  4. ^ 必要な録画および再生速度クラスの要件はデバイスによって異なる場合があります。
  5. ^ 1 KB = 1024 B
  6. ^ abc ストレージ容量と互換性に関する議論を参照してください。
  7. ^ CompactFlashは、パラレルATAハードディスクドライブインターフェースと互換性のある電気的インターフェースを採用しています。このカードから起動するマシンのファームウェアは、CompactFlashブートサポートを明示的に実装する必要はありません。
  8. ^ 一部のSD-USBアダプタ（カードリーダー）は、 USBマスストレージデバイスクラスを完全に実装していないか、特別なドライバを必要とします。このような場合、そのようなリーダーを使用した起動は不可能になる可能性があります。
  9. ^ abcd ここで、MB = 1024 2 B

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