数位相机、手机相机与MP3在这几年来的成长十分迅速，使得消费者对储存媒体的需求也急速增加，由于快闪记忆体（Flash）具有资料非挥发性、省电、体积小与无机械结构等的特性，适合可携式应用，最适合使用于这类可携式由电池供电的产品上。因此近几年来Flash产业成为电子产业中相当热门的一环，不管是上游的Flash晶片供应商，以及生产控制晶片的厂商到下游的记忆卡的制造与通路商，都相当的活络。

Flash主要可以分为两大类，一类是Code Flash用来放置系统中微处理器的程式码，具有读取速度快与可随机存取的特性，但晶片容量较低。另一种则是Data Flash，具有循序读取与大容量的特性，适合作为资料储存的用途。而Data Flash依照电路架构又可分为NAND、AG-NAND、NROM等，但因为主要的Flash晶片厂商如三星、东芝、海力士与意法半导体都是采用NAND架构，因此我们也常将Data Flash通称为NAND Flash。NAND Flash的晶片容量技术在这几年中由于需求畅旺，使得各家厂商纷纷卯足全力一方面扩充产能，一方面用更先进的制程技术来量产，预估在2006年中，单颗容量为8Gb（1GB）就将成为市场主流，而2006年底将就可以看到单颗容量为32Gb（4GB），用MP3做例子，4GB足足可以听上4000分钟，而这相当于整整播放三天的音乐却是仅仅存在一颗晶片中。

各式Flash储存设备

一般而言，NAND Flash除了内建在系统之中，另外会以小型记忆卡或随身碟的形式以利于使用者可以插拔与随身携带。由于小型记忆卡的商机相当大，各家厂家纷纷组成不同的联盟来制订不同的规格，主要的记忆卡有以下几种：Compact Flash（CF）、Smart Media（SM）、Secure Digital（SD）、 MultiMedia Card（MMC）、Memory Stick（MS）与xD Picture（xD）。除此之外还有常在PC上使用的USB随身碟（俗称大姆哥），本文以下将对这几个Flash储存设备做更深入的讨论。

Compact Flash（CF）

＠内文:CF卡在1994年正式推出，并于1995年10月成立Compact Flash Association推动规格，目前最新的规格是3.0版，Compact Flash到目前为止一共出现了两种规格，最早推出的为CompactFlash Type I，后来又推出了43mm×36mm×5mm的规格，也就是我们现在说的CompactFlash Type II。新的CompactFlash Type II比原来的Type I要厚上2mm左右，而现在我们所谓的MicroDrive其实就是CompactFlash Type II Card。

Compact Flash具有8/16 bit宽的资料汇流排，并且可以支援IDE模式与PCMICA相容模式，并在新的Compact Flash的规格中，也制订了Ultra DMA 33/66，可以让传输的速度提升到66MB/sec，因此除了作为一般手持装置的储存媒体外，也适合使用于工业用电脑以及其他嵌入式装置。

由于CF卡的规格尺寸较大（43mm x 36mm x 3.3mm），使得CF卡在越来越讲求讲究轻、薄、短、小的手持装置如数位相机与手机上显得力不从心，因此这几年CF卡的成长幅度较不如SD、MMC等较小尺寸的记忆卡，在未来的走向上CF卡将走向大容量与高速的方向。

SmartMedia Card（SM）

Smart Media Card是于1996年推出，在1996年4月成立的SSFDC Forum推动下，是当时第一个规格标准化的小型记忆卡，由于其厚度为目前最薄的小型记忆卡，只有45mm x 37mm x 0.76mm，脚22pins，其具弹性的外表容易毁损，记忆卡本身并不包含控制器（Controller），其最大容量受限于128MB，后来为Fujifilm及Olympus共同主导推广，目前已经为其下一代xD -Picture Card所取代。

MMC

MMCA成立于1998年，起初是由业界十四家公司联合发起的，MMC标准在一开始是由SanDisk与Siemens AG/Infineon Technologies AG所联合开发，且于1997年11月正式发表。其规格尺寸为：24mm x 32mm x 1.4mm。 MMC读写速度为2.5MB/S，脚位7pins，工作电压：2.7V～3.6V。贴心的迷你设计却只有不到2g的重量

为了能打进手机的应​​用，MMC4.0也制订MMC mobile；尺寸为18×24×1.4mm，同时支援1.65V～1.95V及2.7V～3.6V两种工作电压；工作频率为26MHz，而5​​2MHz为可选的时脉频率；支援1/4/8位元三种可选的汇流排模式，并具有高速读写能力。

此外，MMCA亚洲会员的韩国Samsung于2005年3月发表也发表了超迷你版MMC Micro记忆卡。 MMC Micro体积为12mm×14mm×1.1mm，比Micro SD稍大，同样符合MMC 4.0规定，具备双电压省电功能，最大读写速度为26MB/秒，容量选择32MB/64MB/128MB/256/512MB 。三星也会在2006第二季推出1GB/2GB的MMC Micro。

Secure Digital（SD）

SD Card是由SanDisk、Matsushita Electronic（松下电器）与Toshiba（东芝）根据MMC为基础所联合开发，但SD卡比MMC卡略厚。大部份SD卡的侧面设有开关锁掣，以避免一些资料意外地写入，而SD卡也支援数位版权管理（DRM）的技术。一般SD卡的大小约为32mm×24mm×2.1mm。设有SD卡插槽的设备能够使用较簿身的MMC卡，但是标准的SD卡却不能插入到MMC卡插槽。

最早SDA协会规定最高速度为12.5MB/S，脚位：9pins（工作电压：2.7V～3.6V），换算成倍速即为：85X，这也是许多厂商发表高速SD记忆卡达到80X具无法突破的极限！为了速度上的压力，SDA协会已经于2004发表新一代工作版本SD 1.1，其最高速度可达25MB/秒。

SDA协会在2003年由SanDisk率先发布新版的miniSD，主要以支援多功能手机为主，数位相机的使用者可以搭配专用的转接卡，当作SD继续使用。 miniSD尺寸21.5mm×20mm×1.4mm、重量约1g，发表同时号称是全世界最小快闪记忆。 miniSD与SD相比面积减少40％、体积更减少60％、重量则减少50％。

SDA协会在2004年2月推出的超迷你记忆T-Flash并在同年底正式更名为Micro SD。其体积尺寸仅有11×15×1mm。

不断进步的数位影像器材寻求更高速以及更高容量产品，SD1.1规格相形之下很快地不敷使用。 SDA协会在2006年3月9号依据SD记忆卡联盟重新筹划制定「SD记忆卡规格Ver.2.00」打造全新高速4GB之SDHC记忆卡，预计今夏推出。 SD Ver.2.00 将从现行的FAT16以及FAT12 改为FAT32档案系统，俾使超过2GB容量以上的规格可以系统化，未来将不再出现相容性的问题，更进一步使得开发32GB超大容量化的产品成为可能。

Memory Stick

Sony直到1999年的晚期才推出Memory Stick，Memory Stick最大的特征就是细长的外型与统一的蓝色涂装。体积为50mm×21.5mm×0.28mm，脚位10pins，重量​​约4公克。工作频率可达20MHz，工作电压2.7V~3.6V，具有易用的防写开关。

受到松下SD记忆规格狂占市场的威胁Sony Memory Stick推出新款Memory Stick Duo将取代旧款的Memory Stick，成为Sony数位相机的新规格，体积约为MS的三分之一，重量为MS的一半，可适用于Sony自家新一代DV/PDA/MP3/手机等产品。 Memory Stick Duo销售时多会搭赠一组相容于Memory Stick的转接卡，方便使用者沿用过去的读卡设备。

小D Picture（小D）

由Olympus和Fujifilm联手催生的新一代超小型记忆卡XD-Picture Card体积是世界最小20mm×25mm×1.7 mm，重量仅3公克，容量最高达8GB。目前XD最大的困境是可支援的相机太少且大容量规格尚未普及。

USB Flash Drives（UFD）

UFD俗称大姆哥或随身碟，是利用PC上的USB作为存取的介面，UFD并没有一个标准来定义这类产品的外型与规格，主要的是要符合Windows中USB大量储存函式驱动程式的设定，这样一来便可以在不同的PC上使用，而无须加装专属的驱动程式。 UFD由于容量大、存取速度快。已取代软碟机成为PC上最常用的资料交换与保存的方式之一。

《图一 小型记忆卡发展历史》

《图二 小型记忆卡尺寸大小比较》

快闪记忆体控制晶片档案管理

谈过各种快闪记忆体的储存媒体的规格之后，接下来要介绍的是快闪记忆体特殊的档案管理方式。由于快闪记忆体架构上是不能直接改写某一位元的资料，必须先抹除才能再写入，而且快闪记忆体在写入（Program）时是以页（Page）为单位，一页约为2K Byte，而在抹除（Erase）时是以区块（Block）为单位，一个区块为128K Byte。这样一来可以想见如果对档案作一些修改的，事实上在快闪记忆体的管理上并不只是对修改的部分做更动而已，而是会有搬移、写入与抹除等一系列的动作，这再加上快闪记忆体的区块有写入/抹除的次数限制（约为十万次），因此要将快闪记忆体像磁碟一样使用的话，除了一般磁碟的管理方式外，还会在快闪记忆体的档案管理系统中使用损坏区块管理（Bad Block Management）与平均生命周期（Wear Leveling）两个技术。损坏区块管理让资料不会写入到有问题的区块，平均生命周期程式会让晶片中的每一个区块的使用次数尽量平均，可以有效延长晶片的使用期限。

损坏区块管理

损坏区块指的是区块中有一个或多个位元的可靠度是有问题的。损坏区块有可能是在晶片的生产过程中产生，也会在使用过程中继续增加。有损坏区块的晶片特性上与完全无损坏区的晶片块是相同的。

一般而言在晶片出厂的时候，生产厂商会做测试，如果是损坏的区块则会在该区块的备用区域（Spare Area）的第一或第二页的特定位址写入非FFh的资料。因此在快闪记忆体开始使用的时候，就可以把所有区块扫瞄一次来建立一个损坏区块表，以防止资料被写入到已损坏的区块。在使用过程中，如果某一个区块在写入或抹除过程中发生失败，损坏区块管理程式还会自动将资料重新搬移到新的区块中，则该区块也会被标记为损坏区块，并将区块的位址加入到损坏区块表中。之后档案系统要写入到那一个已损坏的区块，损坏区块管理程式就会重新导向一个未损坏的区块。

平均生命周期

由于快闪记忆体的区块在可靠度上有写入以及抹除次数的限制，如果不考虑到这个因素而平均使用每一个区块，这样一来那些较常改动资料的区块的写入以及抹除次数很容易会超过可靠度的寿命，损坏区块也会很快的增加，造成晶片寿命大幅缩短。

平均生命周期的管理程式中会使用两层的生命周期平均方式，在第一层的平均生命周期的管理程式中新的资料会被写入到最不常被使用的可用区块中，第一层的平均生命周期管理程式使用一个区块使用表来记录每一个区块的使用次数，并且在程式一开始执行的时候，就将这个区块使用表载入用来确保每一个区块都能平均的被使用。

在第二层的平均生命周期管理程式中，不常被更动的资料会被搬移到其他的区块，原来的区块则用来摆放较常更动的资料，管理程式会比较每一个区块使用次数的差距，当最常用与最不常用的区块使用次数差距达到一个预定值的时候，则自动启动这个机制将资料作搬移。

快闪记忆体控制晶片市场趋势

2004年以前，CF卡是市场主流，但随后受到其他小型记忆卡如SD、MMC及Memory Sticks挤压，市占率大幅滑落。其他规格如Smart Media Card（SM）或XD card则受容量限制，无法进一步提升市占率。其后，记忆卡市场形成了MMC与SD各据山头的局面。但对MMC来说，这个由Infineon和SanDisk在1997年合作推出，在当时较CF和SM体积更小、更轻、功耗更低的记忆卡，却在SD崛起后遭遇极大挑战。

尽管SD在2001年才问世，但市占率却年年攀升，主要原因除了容量与传输率为市场接受外，相容于MMC早期规格，加上保全机制完善也是主要原因。根据DRAMeXchange表示，SD的著作权保护法是由IBM、东芝、英特尔、松下电器共同开发，加上该技术是以DVD Recording规格的CPRM改良而成，更增添其安全性。

从应用面来看，在SD卡攻占手机领域后，隶属MMC阵营的诺基亚（Nokia）也逐步倒向SD阵营，2005年第四季起，该公司推出不少支援MicroSD卡的手机，间接导致MMC阵营丧失坐大市占率的机会，加上摩托罗拉（Motorola）大部分机种也支援MicroSD卡，让胜利逐渐往SD家族（SD、Mini-SD、MicroSD）靠近。

在MMC与SD卡的竞争中，未来的唯一变数就是MMC家族的MMCmicro获得NAND快闪记忆体供应商兼手机大厂三星电子（Samsung Electronics）的全力支援，因为2006年三星会推出不少支援MMCmicro的新机种，且三星半导体部门有可能会以比MicroSD便宜的价格来拉抬MMCmicro声势，而这可能是MMC挽回声势的唯一机会。

《图三 小型记忆卡市场占有率预测》

根据IDC 2006年3月的估计，SD家族（SD、Mini-SD、MicroSD）的占有率将达到43％，并且在2008年可以超过市场总量的50％。在这个趋势下，各种数位装置的制造商将会有「西瓜倚大边」的效应，也将造成强者恒强的局面。

《图四 小型记忆卡应用领域估计》

结语

从IDC的预测资料中可以发现，未来几年中对记忆卡的需求成长最快的将是在手机上，手机的功能越来越强大，不管是听音乐，录影照相，GPS以及其他多媒体功能，都可以集中在一只手机上头，整合这么多的功能后对记忆容量的需求更是大增，也因此在各种不同的记忆卡规格中若不能应用到手机上的话，则将来的成长及应用领域将受到限制。因此未来各种记忆卡将有几个共同趋势：

《图五 新兴小型记忆卡规格》

延 伸 阅 读

PC能够长期不在介面上做改良，可能的因素是应用方式集中在低速产品，PC主要的外部输出入周边设备、键盘、滑鼠都是低速的装置，扫描器和监视器限于解析度未提升至相当程度，循序和并行串接埠都可以应付。相关介绍请见「USB介面将发展成3C都接受的介面」一文。 SATA曾一度?厂商所痴迷的存储连接技术，令?多用户心向神往。 SATA到底是个什?技术？它有什?先进的特性？作?企业级应用，用户如何将它运用到现有的存储技术当中去？本文将从技术特征、发展状况和应用方向等角度，?大家答疑解惑。你可在「SATA技术介绍」一文中得到进一步的介绍。 桌上型与笔记型电脑的演进永无止境，事实上，在讨论笔记型电脑或桌上型电脑时，总是会出现更快、更轻巧或 功能更强等字眼。我们总是盘算下次何时为系统进行升级，希望在最快的电脑上让应用程式发挥更大的效能。在「PCI-E专栏：PCI Express省电模式剖析 行动平台决战电池续航力」一文为你做了相关的评析。

市场动态

瑞萨科技（Renesas）推出R8A66597双埠USB主控制器，此低功率装置可嵌入DVD录放影机或建有USB埠的音响设备中，可支援所有USB 2.0规格定义的资料传输速度，包括高速（ 480Mbps）、全速（12Mbps）和低速（1.5Mbps），并备有双埠组态和操作温度范围-40°C～85°C的耐温版本，因此亦可应用于汽车电子中的音响和导航系统。相关介绍请见「瑞萨退出耐温-40°C~85°C的嵌入式双埠USB 2.0主控制器」一文。 美商巨积（LSI Logic）宣布将针对通路商推出其小规格的SATA II 3Gb/s MegaRAID介面卡。这款专为高密度、空间有限的机架式伺服器环境所设计的新款八埠介面卡，是MegaRAID产品系列中的最新成员，可为追求低成本、空间受限的储存环境提供理想解决方案。你可在「LSI Logic推出小规格SATA II 3Gb/s MegaRAID介面卡」一文中得到进一步的介绍。 矽统科技（SiS）表示，已整合其SiS756 PCIe晶片组与SiS163无线网路晶片，为PC提供新的无线网路平台选择。 SiS756是专为超微（AMD）Athlon 64FX设计，支援PCI Express x16介面，可提供8GB/s资料双向传输频宽；而802.11b/g的SiS756则支援MAC与基频发射晶片（BBP），提供54Mb/s双向传输速率。在「矽统发布整合WLAN的AMD PCIe平台」一文为你做了相关的评析。