Новые «вспышки» флэш-памяти

Олег Татарников

Типы флэш-карт

Стоимость флэш-карт, их емкость и быстродействие

Проблемы использования флэш-карт

Альтернативные технологии

На сайте http://www.ak-cent.ru/ можно прочитать об истории создания

Технология флэш-памяти появилась около 20 лет назад, и с тех пор интерес к ней с каждым годом неуклонно растет. Уделяемое флэш-памяти внимание вполне объяснимо — это самый быстрорастущий сегмент полупроводникового рынка.

жегодно рынок флэш-памяти возрастает более чем на 15%, что превышает суммарный рост всей остальной полупроводниковой индустрии. Флэш-память используется в различных цифровых устройствах: для хранения BIOS в компьютерах, в качестве носителя микропрограмм для микроконтроллеров, а также в принтерах, карманных компьютерах, видеокартах, сотовых телефонах, электронных часах, записных книжках, телевизорах, кондиционерах, микроволновых печах, стиральных машинах и другой аппаратуре.

Преимущества флэш-памяти:

• энергонезависимость, то есть флэш-память не требует дополнительной энергии для хранения данных (энергия требуется только для записи);

• перезаписываемость, допускающая изменение (перезапись) хранимых в ней данных;

• полупроводниковая (твердотельная) основа, то есть во флэш-памяти не содержится никаких механических движущихся частей (как в жестких дисках или в компакт-дисках).

Цифровые технологии всё стремительнее входят в нашу жизнь — за последние годы появилось столько различных МР3-плееров, цифровых камер, карманных компьютеров и другой цифровой аппаратуры, что просто голова идет кругом!

Занимавшая в начале своего пути лишь небольшую рыночную нишу, сейчас флэш — это одна из основных технологий полупроводниковой памяти, и можно с уверенностью сказать, что в ближайшие годы мы станем свидетелями расцвета технологии флэш-памяти, а объемы ее производства превысят соответствующий показатель всех других типов носителей (сегодня рынок флэш является вторым по величине рынком памяти после DRAM).

Развитие новых цифровых технологий ознаменовалось появлением флэш-карт — миниатюрных автономных носителей информации, емкость которых сегодня практически равна емкости вчерашних жестких дисков. Полное название этих устройств — Flash Memory Cards (в просторечии — «флэшки»). В последние годы флэш-карты стали основным типом сменной памяти, используемой в цифровых мультимедийных устройствах, начиная от цифровых фотоаппаратов, где они активно применяются с 1997 года, и заканчивая новомодными MP3-«свистульками» и игровыми приставками. Причем количество и номенклатура устройств, использующих в качестве сменных носителей флэш-карты, увеличиваются буквально каждый месяц. Поэтому спрос на флэш-карты неуклонно растет, количество компаний-производителей стремительно увеличивается, а цена мегабайта информации, записанного на таком носителе, быстро падает.

Типы флэш-карт

ВВ настоящее время на рынке присутствуют карты флэш-памяти различных форматов. Наиболее новые из них — Secure Digital (SD), Memory Stick (MS), MultiMediaCard (MMC) и xD-Picture Card (XD). Старыми принято считать форматы CompactFlash (CF) и SmartMedia (SM).

Новые карты флэш-памяти (особенно SD и XD) начинают постепенно отвоевывать рынок у «старичков». Согласно последнему исследованию аналитической компании NPD Group, за период с 2002-го по начало 2003 года рыночная доля Secure Digital возросла с 10,8 до 22,9%, а рыночная доля xD-Picture Card — с 2,2 до 5,7%. Причем эта тенденция сохраняется, а сами карты постепенно дешевеют, что обусловлено их популярностью и ростом продаж.

Увеличение рыночной доли новых карт, по данным NPD, сравнимо с относительным уменьшением рыночных долей CompactFlash и SmartMedia. Доля CF сокращалась на протяжении последних четырех лет и опустилась с 34,1% в 2002 году до 26,6% в 2003-м; аналогичные показатели у SmartMedia — c 2002 года рыночная доля карт снизилась с 22,4 до 15,6%. Несмотря на снижение рыночной доли Memory Stick в начале 2003 года до 19,6%, в настоящее время наблюдается противоположная тенденция.

По информации тайваньского Интернет-издания Digitimes (http://www.digitimes.com/), в настоящее время 54% рынка занимают карты CF, на втором месте — Memory Stick (25%), на третьем — Secure Digital (10%), далее следуют SmartMedia (8%) и MultiMediaCard (MMC) — 3%.

В приведенных данных не учтены показатели японского рынка, роль которого для мирового рынка карт флэш-памяти нельзя недооценивать, так как большинство устройств с «флэшками» продается именно в Японии. По прогнозам японских аналитиков ассоциации JRIA, продажи карт флэш-памяти в их регионе в этом году могут вырасти на 40,6% и составят 40,2 млн. карт. В основном такой рост обусловлен увеличением выпуска телефонов со встроенными камерами, а также объемов и номенклатуры цифровых фотокамер. Прогноз на 2003 год составлен по пяти типам карт: Secure Digital — 30%, CompactFlash — 25%, Memory Stick — 22%, xD-Picture — 12% и, наконец, SmartMedia — 11%.

Краткая характеристика форматов флэш-карт:

• CompactFlash имеет размеры всего 43Ѕ36Ѕ3,3 мм, а вес — чуть больше 10 г. Одним из важнейших достоинств карт CF является их совместимость со стандартом PCMCIA-ATA, самым распространенным для малогабаритных устройств. Карты CF имеют встроенный контроллер, поэтому могут быть установлены в разъем PCMCIA типа II или III с помощью простого и дешевого переходника;

• SmartMedia еще компактнее (37Ѕ45Ѕ0,76 мм) и весит не более 2 г. Но, в отличие от CF, карты SM не имеют встроенного контроллера, что несколько ухудшает их совместимость — старые устройства не всегда понимают карты большой емкости. Тем не менее карты SmartMedia пока так же, как и CF, являются одними из самых распространенных и имеют хорошую репутацию благодаря своей компактности и оптимальному соотношению цены и емкости;

• MultiMediaCard весит менее 2 г и имеет размеры почтовой марки. При этом MMC по производительности и надежности не уступает картам других стандартов. При столь малых размерах MMC имеет высокую совместимость и надежность, прочную механическую конструкцию и низкое энергопотребление. Благодаря этим преимуществам MultiMediaCard широко применяются в таких цифровых устройствах, как MP3-плееры, цифровые видеокамеры, диктофоны, мобильные телефоны, навигационные системы GPS и т.д.;

• Memory Stick имеет размеры 21,5Ѕ50Ѕ2,8 мм и весит всего 4 г. На данный момент с картами Memory Stick работает широкий спектр различных устройств: цифровые фото- и видеокамеры, диктофоны и аудиоплееры, электронные игры и т.д.;

• Secure Digital — карты нового поколения, призванные обеспечить современные потребности в емкости, производительности и безопасности. По сравнению с картами предыдущего поколения Secure Digital обладают криптографическими средствами защиты информации, высокой скоростью передачи информации, а также высокопрочным корпусом из специального пластика, позволяющим снизить риск повреждения карты статическим электричеством. Карты SD имеют обратную совместимость c MultiMediaCard;

• xD-Picture Card — это совсем новые карты, разработанные в 2002 году компанией Olympus Optical Co совместно с Fuji Photo Film. Такая карта имеет ультракомпактный размер 20Ѕ25Ѕ1,7 мм, то есть на сегодня это самый маленький формфактор. По замыслу разработчиков компании Olympus эти карты должны сменить карты SmartMedia в миниатюрных цифровых фотокамерах, требующих более емких носителей. Название xD-Picture Card образовано от словосочетания eXtreme Digital, отражающего соответствие нового цифрового носителя требованиям времени и его предназначение для записи, хранения и передачи аудиовидеоинформации.

Кроме основных типов носителей, в настоящее время активно разрабатываются и новые — альтернативные или совместимые с вышеописанными.

Открывает линейку новинок карта флэш-памяти нового стандарта — miniSD. Этот тип карт недавно принят ассоциацией SD Association в качестве расширения стандарта обычных SD-карт. Карты miniSD предназначены для использования в цифровых камерах, MP3-плеерах, мобильных телефонах нового поколения и т.п. Карты нового типа будут представлены моделями различной емкости — 16, 32, 63, 128 и 256 Мбайт. Электронная начинка обещает быть стандартной — NAND-flash и контроллер SD.

Основное преимущество карт miniSD — совместимость с существующими SD-картами как на программном, так и на аппаратном уровне. Для обеспечения работы карты в устройствах, оснащенных обычным SD-слотом, предусмотрен адаптер (толщина карты меньше, чем у предшественниц, — 1,4 мм при тех же параметрах длины и ширины — 21,5 и 20 мм соответственно). Модели емкостью 128 и 256 Мбайт должны появиться в продаже во второй половине этого года.

Компания Atech Totalsolution (http://www.8tec.com/) представила новую карту памяти Compact USB Disk (CUD), оснащенную, как отмечает производитель, встроенным USB-интерфейсом и совместимую с картами CompactFlash. По размерам новинка на треть меньше CF и вполне может использоваться в устройствах, работающих с этим типом носителей, — нужен только специальный картридж-адаптер. Преимуществом карточки CUD, как отмечает компания-разработчик, является то, что она может подключаться непосредственно к ПК или к КПК через USB-интерфейс либо CUD-адаптер, в то время как другие карты флэш-памяти требуют специального считывателя (ридера) или соответствующего интерфейса (см. «Сравнительную таблицу различных стандартов флэш-карт»).

Стоимость флэш-карт, их емкость и быстродействие

ННаибольшую емкость сегодня имеют карточки CompactFlash Type II. На выставке CeBIT 2003 компания Pretec представила карты емкостью 6 Гбайт, которые поступят в продажу во второй половине этого года.

Компания SanDisk недавно выпустила CF Type I емкостью 4 Гбайт — это максимальная емкость для такого типа карт на сегодня. SanDisk начала использовать чипы NAND-flash, выполненные по нормам 0,13-мкм технологического процесса, что и позволило почти в 4 раза увеличить емкость карты. Одновременно с CF 4 Гбайт компания представила и CF 2 Гбайт. Объявленная стоимость карты емкостью 4 Гбайт — примерно 1000 долл., а карты емкостью 2 Гбайт — менее 500 долл. (продажи начнутся летом). На CF емкостью 4 Гбайт помещается примерно 4000 снимков высокого разрешения, или 1000 песен в формате MP3, или полный DVD-фильм. Напомним, что в 1998 году компания SanDisk представила 64-Мбайт CF, в 1999-м — 80-Мбайт CF, а в 2002-м — 3-Гбайт CF.

Вслед за SаnDisk 2- и 4-гигабайтные карты CompactFlash выпустила компания Lexar Media (http://www.lexarmedia.com/), причем ее карты помимо большой емкости обладают высокой скоростью чтения/записи.

Кстати, сейчас у производителей карточек принято обозначать скоростные характеристики по типу скоростных показателей CD-ROM: 4х, 20х и т.д. Поскольку скорость 1x равна около 150 Кбит/с, то нетрудно подсчитать обозначаемую на карточках скорость. Так, анонсированные 2- и 4-гигабайтные карты компании Lexar имеют индекс 32x, что означает скорость обмена данными 4,8 Мбит/с.

Со всеми карточками Lexar CF поставляется программа, с помощью которой можно работать с картой на низком уровне. Такая возможность предполагается для восстановления информации в результате аварийных сбоев. Если компьютер не распознает такую «флэшку» на уровне файловой системы, то программа может восстановить ее и добраться до данных.

Объявленная стоимость высокоскоростной 2-гигабайтной модели — около 700 долл., а CF 4 Гбайт стоит примерно 1500 долл. Карточки поступят в продажу в конце текущего года.

В принципе, сегодня среди CF-карт наметилась тенденция стремительного падения цен на низкоскоростные модели небольшой емкости: карту емкостью 16 Мбайт можно купить всего за 10 долл., а за 30 долл. можно найти даже CF емкостью 128 Мбайт. Однако высокоскоростные карты формата CF нового поколения стоят уже в 1,5-2 раза дороже. Высокоскоростные модели компании SanDisk обозначаются индексом Ultra Performance, или просто Ultra, имеют скорость от 30x и позволяют скачивать данные с максимальной скоростью 9 Мбит/с, а записывать со скоростью до 6 Мбит/с (средняя скорость обмена — 2,5 Мбит/с). Это значительно повышает привлекательность носителей для их использования, например, в цифровых камерах. Наблюдающийся в последнее время значительный рост разрешения CCD/CIS-сенсоров с 1-2 млн. до 3-4 и даже до 5-6 млн. пикселов неизбежно приводит к увеличению объема фотоальбомов, хранящихся на карточке, поэтому скорость передачи приобретает особую важность. Тестирование карточек SanDisk CF 30x показало скорость чтения до 4,8 Мбит/с, а скорость записи — до 4 Мбит/с, что в 2,5-3,5 раза быстрее, чем у традиционных карт памяти типа CompactFlash. Однако емкость высокоскоростных CF-карт у компании SanDisk пока не превышает 1 Мбайт. Стоимость таких карт от SanDisk — от 60 долл. за 128 Мбайт до 330 долл. за 1 Гбайт.

Однако именно компания Lexar Media является сегодня лидером в поставке скоростных карт — она объявила о выпуске 2-гигабайтных флэш-карт серии Professional (стандарта CompactFlash Type I), поддерживающих скорость обмена данными вплоть до 40x. В них используются технология с незамысловатым названием Write Acceleration (WA), специальный контроллер и особо быстрая флэш-память.

Новые карты семейства 40x Professional поддерживают продолжительную скорость записи 6 Мбит/с, при этом максимальная скорость записи может достигать 7 Мбит/с и более. Стоимость таких карточек — от 140 долл. за 256 Мбайт до 400 долл. за 1 Гбайт. Впрочем, многие новые карты поддерживают технологии, подобные Write Acceleration, позволяющей добиться увеличения скорости записи при использовании с новыми цифровыми камерами.

У флэш-карт Secure Digital емкость поскромнее, а цены повыше — линейку новинок пополнили в этом году карточки 512 Мбайт и 1 Гбайт. Карта SD емкостью 1 Гбайт вмещает 30 часов цифровой музыки, или 320 минут видео в MPEG-4, или более 1000 цифровых изображений высокого разрешения. Новые высокоскоростные карты Extreme SD от компании SanDisk будут продаваться по цене от 99 долл. за 256 Мбайт до 189 долл. за 512 Мбайт. Карта емкостью 1 Гбайт будет стоить 379 долл. (сегодня SD-карты емкостью 256 Мбайт стоят примерно 100-120 долл., а емкостью 512 Мбайт — 220-240 долл.). Объявленная для них максимальная скорость считывания, так же как и у CF Ultra, составляет 9 Мбит/с, а записывать можно со скоростью до 6 Мбит/с (средняя скорость обмена — 2,5 Мбит/с).

Сравнительная таблица различных стандартов флэш-карт (версия компании Atech Totalsolution — http://www.8tec.com/)

Карты Memory Stick (в новом стандарте PRO) также пока достигли емкости только 1 Гбайт.

Сильно отстают по емкости от вышеописанных карт флэш-карты формата MMC. Недавно анонсированы карты с максимальной емкостью 128 Мбайт. Причем стоимость таких карт MMC — от 70-90 долл., а их быстродействие оставляет желать лучшего. Карточки предназначены для использования в цифровых плеерах, многофункциональных сотовых телефонах и других устройствах.

В прошлом году были выпущены и новые карты xD-Picture Card емкостью 16, 32, 64, 128 и 256 Мбайт; планируются к выпуску, несмотря на крохотные размеры, карты емкостью 512 Мбайт, 1 и 8 Гбайт (производство поручено корпорации Toshiba).

Одновременно с выходом xD-Picture Card на рынке появились PCMCIA-адаптеры и USB-ридеры, обеспечивающие надежную совместимость новых носителей с компьютерами. Кроме того, готовится к выпуску CompactFlash-адаптер, который позволит использовать новый носитель в камерах, совместимых с картами CompactFlash. В ближайшем будущем планируется адаптация нового носителя к PDA, аудиоплеерам и другим устройствам.

Проблемы использования флэш-карт

ВВследствие «разгула» новых технологий у пользователей современных флэш-карт появились две проблемы — с быстродействием и с емкостью. Так, если для карты характерна высокая скорость работы, то это вовсе не означает, что, скажем, старые камеры перестанут «тормозить» — ведь соответственно должны быть оптимизированы и они сами. Пока особо быструю запись поддерживают и наиболее ощутимо выигрывают от ее применения (если, конечно, можно назвать ощутимым прирост скорости всего около 25%) только профессиональные камеры и совсем новые мультимедийные разработки. Кроме того, даже для переноса файлов в компьютер необходимо использовать считыватель, который будет поддерживать как минимум интерфейс USB 2.0.

Для карт большой емкости актуальна другая проблема: старые устройства поддерживают только файловую систему FAT 16 (а то и вовсе FAT 12) и с картами большой емкости работать не будут. Поэтому, прежде чем покупать карту нового типа, поинтересуйтесь, есть ли в спецификации вашей цифровой камеры или другого мультимедийного устройства надпись: «FAT 12/16 and FAT 32 support». Следует также обращать внимание на возможные ограничения емкости читаемых карт у флэш-ридеров.

Альтернативные технологии

ФФлэш-карточки — это, конечно, хорошо, но те, что с емкостью выше 1 Гбайт, пока дороговаты. Альтернативой им до недавнего времени был микродиск MicroDrive компании IBM, который хотя и стоил довольно дорого для жесткого диска, но выигрывал по стоимости хранимого мегабайта информации по сравнению с флэш-картами.

Недавно появились китайские разработки в этом направлении, еще более привлекательные по цене. Слово «Microdrive» зарезервировано компанией IBM, поэтому китайские модели называются по-другому — Magicstor. Жесткий микродиск емкостью 2,4 Гбайт оценивается в районе 150 долл. (розничная цена новинки — 230-250 долл.). К концу года ожидаются модели с емкостью 3,6 и 4,7 Гбайт. Скорость вращения шпинделя — 4200 об./мин. Компания обещает выпустить дюймовые модели, которые могут использоваться и в сотовых телефонах.

КомпьютерПресс 6'2003