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tf卡 nand 性能最多相差78倍!揭开存储卡的速度之谜
发布时间 : 2024-10-06
作者 : 小编
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性能最多相差78倍!揭开存储卡的速度之谜

我们都知道,NAND闪存是一种比机械硬盘内的磁盘更快、更安全、更稳定的存储介质,并已攻陷了包括硬盘、闪存盘、存储卡、智能手机、平板电脑、智能电视等内置存储空间的设备(市场)。

问题来了,既然都是将NAND作为存储单元,为何存储卡和SSD硬盘之间的读写性能会存在极大的差异呢?

简单来说,存储卡、手机和SSD固态硬盘内置闪存芯片的封装标准各不相同 ,比如SSD内的闪存芯片表面积就已经和一些闪存盘的大小相当,存储卡内置的闪存芯片尺寸则更迷你。

一般来说,同容量但封装尺寸更大(所以SSD性能先天占优)或单芯片容量越大(内部可组成类似双通道的工作模式)的闪存芯片具备更好的性能潜力,性能越好。

此外,NAND闪存自身也是在不断迭代进化的 ,2021年主流闪存的性能肯定要比几年前的闪存强很多。

影响闪存自身性能的因素有很多,比如制程工艺、闪存架构、3D堆叠技术等 。其中,闪存架构即我们熟悉的SLC、MLC、TLC和QLC,目前中高端闪存均以TLC为主,而QLC虽然性能有所降低但凭借成本优势正在逐渐蚕食TLC闪存的市场。制程工艺和3D堆叠技术相辅相成,最新工艺+96层或144层的3D NAND技术可以将1TB容量封装进一颗NAND闪存芯片里。

如今很多1TB SSD的PCB主板上仅需1颗闪存芯片

下面,咱们就先来了解一下存储卡的速度之谜,如果你对闪存盘感兴趣,可以关注CFan的后续报道。

存储卡的速度之谜

存储卡包含Secure Digital Memory Card(SD)、Micro SD Card(又称TF)、Compact Flash(CF)、Memory Stick(MS)等诸多形态,但如今依旧流行的则只剩下了SD和MicroSD(TF),并逐渐衍生出了SDHC(SD2.0)、SDXC(SD3.0)和SDUC(SD7.0)标准。

虽然存储卡轻巧迷你,但它也算“五脏俱全”,除了裸露在外的金手指外,内部还同时封装了主控芯片和闪存芯片

不过,存储卡的主控只需要实现最基础的功能即可,并不像SSD硬盘那般需要针对闪存颗粒进行读写优化、写入策略优化等,所以尺寸和功耗极低,没什么存在感

一款存储卡的性能,主要看它采用的SD规范标准以及总线接口 。以通用性最好的MicroSD存储卡为例,目前市面上多以SDXC+UHS-I为主,读取速度普遍在100MB/s~170MB/s之间。

采用UHS-II或UHS-III总线标准的存储卡速度可以媲美SATA SSD,但它们的价格昂贵,而且采用了双排金手指,兼容这类存储卡的设备也多以专业单反相机和摄像机为主。

SD7.x是最新的SD卡规范标准,它们引入了PCIe总线和NVMe协议,读取速度理论可达985MB/s,目前威刚已经推出了符合该标准的Premier Extreme SDXC SD Express存储卡,但SD7.x存储卡的价格更是吓人,兼容这种存储卡的设备也是凤毛麟角。

总的来说,存储卡是NAND介质存储产品中速度(相对)最慢的,其性能更加依赖终端设备(如手机、相机、笔记本)身上的的读卡器以及控制芯片,而相关的OEM厂商并不愿意在这方面增加预算,所以哪怕存储卡已经有了超高速的SD7.x标准,但至今连UHS-II还未大规模普及,普通用户更是很难接触到。

猫腻真不少!有关存储卡的选购秘诀都在这里!

随着NAND 3D闪存技术的发展,存储卡的容量价格比正逐渐朝着喜人的趋势发展,50元左右就可以买到64GB容量的产品。问题来了,存储卡如何区分优良中差?哪个类别和价位的存储卡最适合我们呢?

MicroSD渐成主流

如今存储卡主要包括SD卡和MicroSD卡(又称TF卡)两种形态,前者三围是24mm×32mm×2.1mm,后者体积则缩小到15mm×11mm×1mm。

随着各种数码设备的小型化,MicroSD卡大有一统江湖之势,而SD卡则凭借更大的容量和速度优势,应用在超高清摄像机等专业领域。因此,本文讨论的重点,就是更小巧主流的MicroSD存储卡。

除了SD,华为还推出了“NM存储卡”标准,它的尺寸和Nano SIM卡相同,比MicroSD卡小得多,可以直接放在SIM卡槽中使用。

但是,NM存储卡的售价是MicroSD卡的2倍到3倍,性价比不高。此外,三星也推出了独特的“UFS存储卡”,它的大小和MicroSD卡相似,只是采用了更醒目的鲨鱼鳍造型,金手指居中且数量更多,读写速度分别可达500MB/s和200MB/s,可惜它的价格更贵且仅适用于三星旗下的高端笔记本。

读懂存储卡的标识

每一款MicroSD存储卡的表面都印着各种认证标识,通过它们我们就能非常直观地掌握它的最基本性能信息。因此,我们首先的任务,就是读懂这些标识。

①对应品牌,比如闪迪、三星、金士顿、东芝和雷克沙等(请大家尽量从上述品牌间选择产品,质量最有保障);

②对应品牌旗下的产品系列,比如闪迪将存储卡划分为Ultra、Extreme和Extreme Pro等,三星则分为EVO和PRO等;

③对应存储卡的容量,如今常见的容量包括16GB、32GB、64GB、128GB、200GB、256GB、400GB和512GB等;

④对应存储卡标准,32GB或更小容量的存储卡都属于MicroSDHC,而MicroSDXC则代表大于等于64GB的存储卡;

⑤早期衡量存储卡性能的指标,包括Class2、Class4、Class6、Class10几个等级,10即代表Class10,意味着该存储卡最低(持续)写入速度为10MB/s;

⑥同样是衡量存储卡性能的指标,目前主要以UHS Speed Class 1(U1)和UHS Speed Class 3(U3)为主,U1代表该存储卡最低(持续)写入速度为10MB/s,U3则代表最低(持续)写入速度可达30MB/s;

⑦针对手机专用存储卡制定的性能标准,目前包括APP Performance A1(A1)和APP Performance A2(A2),它们的最低(持续)写入速度都是10MB/s,但其中A1标准的随机读写性能要求分别是1500IOPS和500IOPS以上,而A2标准则大幅度提高到了4000IOPS和2000IOPS;

⑧针对存储卡视频速度制定的性能标准,包括V6、V10、V30、V60和V90,后面的数字代表着最低写入速度,比如V30就是最低30MB/s的写入速度;

⑨存储卡使用的总线接口,目前包含UHS-I、UHS-II和UHS-III三个级别,UHS-I理论可以支持最大104MB/s的总线速度(不代表实际读写速度),UHS-II将理论总线速度提升到了312MB/s,而UHS-III则进一步提升到了624MB/s。

需要注意的是,从UHS-II开始,MicroSD存储卡(也包括SD卡)背部的金手指就从一行增加到了两行,想要使用需要同步升级设备端的读卡器。

看“人”下菜碟

挑选什么样的MicroSD存储卡,首先还得看与其搭配的设备类型。接下来,笔者就和大家分享一下不同设备选购存储卡时的基本思路。

为音频设备配存储卡

很多移动(智能)音箱、MP3等音频设备都是通过MicroSD存储卡扩容的,由于读取音频文件对速度的要求不高,所以品牌存储卡间谁便宜买谁即可,没有什么可说的。

为笔记本配存储卡

笔记本还需要配存储卡?没错,现在很多轻薄本仅内置1个M.2 SSD,存在存储空间不够用的隐患。此时,为它们配备一张大容量的MicroSD存储卡,就等同于扩展出了1个硬盘分区。

可惜,绝大多数笔记本的存储卡插槽仅支持UHS-I总线,因此建议大家选择128GB且支持U3的存储卡即可,比如三星128GB EVO Plus系列仅售139元,性价比非常高,具备100MB/s的读取和90MB/s的写入速度,性能远超HDD机械硬盘。

一些高端商务笔记本(如惠普ZBOOK系列)会内置支持UHS-II总线的MicroSD存储卡插槽,而以小米笔记本Pro GTX为代表的机器则配备了支持UHS-II总线的SD卡插槽。

如果你不差钱,此类设备可以考虑支持UHS-II总线的存储卡,只是UHS-II存储卡32GB的容量售价就达到了200元左右,入手门槛较高。

此外,如果你的笔记本读卡器插槽为SD卡标准,此时千万不要选择MicroSD存储卡+SD卡套的形式,还是请老老实实选择标准的SD存储卡吧。因为随着笔记本的移动可能导致MicroSD存储卡和卡套之间金手指接触不良,长期使用很容易出现存储卡过热甚至烧毁的问题。

为手机/平板配存储卡

虽然很多高端手机都不再支持存储卡扩充,但对那些支持存储卡的手机,笔者则推荐大家选择符合A1标准的MicroSD存储卡,且64GB的容量足矣(100%兼容),目前一线品牌的售价多在70元以内。

如果你的手机支持128GB或更大的存储卡,再根据预算考虑更大容量的产品即可。如果你的预算较为充裕,笔者则推荐符合A2标准的存储卡,比如闪迪Extreme系列的64GB版,其读取/写入速度分别可达160MB/s和60MB/s,性能非常强悍。

之所以不太推荐大家选择更高速的存储卡和手机搭配,是因为如今手机存储空间大都是32GB/64GB起步,足够用于安装常用的APP了。而存储卡,则更适合缓存在线视频、保存照片和本地视频等大型多媒体文件,对读取性能的要求较高,对写入性能的需求其实很有限。

为摄影设备配存储卡

如今行车记录仪、网络监控摄像头、数码摄像机、无人机飞行器等设备非常火爆,此类设备大都需要MicroSD存储卡作为存储空间。此时,我们需要根据设备所能拍摄视频的清晰度,选择最匹配的存储卡。

比如,绝大多数行车记录仪和网络监控摄像头仅支持拍摄720P或1080P分辨率的视频,此时大家只要挑选容量大于32GB(理论上容量越大写入性能越高),且符合A1、U1、Class10和V10标准的存储卡即可,这些产品都有着最低10MB/s起步的写入性能,足够确保不拖累全高清视频的录制了。对那些支持2K或4K分辨率视频录制的设备,我们就需要挑选支持A2、U3或V30级别的存储卡了。

看到这里,估计大家也不难发现一个问题,在以UHS-I标准为主的存储卡中,Ax、Ux、Vx后面的“x”意义都是差不多的,代表当前存储卡最低的写入速度,但它们却无法反应最高写入速度。比如有些U3存储卡的最高写入性能是50MB/s,有些却能达到90MB/s,这些都需要我们进入到产品的参数列表页中才能查到。

总之,随着MicroSD存储卡售价的不断走低,相似价位的产品虽然表面印着的认证标识看似一样,但实际性能可能却存在非常大的差异。因此,这就需要我们从宣传资料中查找它们对应的实际读取和写入速度的数据,再和其他产品进行一番对比,并从中挑选出性能更好的那一款。

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