相机存储卡发展简史
相机存储卡发展简史
相机存储卡的发展历程是一部科技演进史，从最初的CF卡到如今的CFexpress卡，存储技术的革新不仅改变了相机的使用方式，也见证了数码摄影的蓬勃发展。本文将带你回顾这段精彩的技术演变历程。
在1987年，东芝公司（现铠侠公司）发明了NAND闪存，这项发明彻底改变了储存器市场格局。它不仅让PC淘汰了软盘和刻录光盘等低效存储方式，更为数码相机的普及奠定了基础。在上世纪90年代，围绕NAND技术的存储卡之争正式拉开序幕。
存储卡的兴起
1991年，柯达公司在德国Photokina展会上展示了基于尼康F3机身改造的数码单反相机DCS 100。这款相机搭载130万像素CCD传感器，但拍摄的照片需要通过线缆输出到外置的DSU（数字存储单元），容量为200MB，售价高达两万美元起。尽管便携性不佳，但DCS 100仍售出了987台，其成功也揭示了数码相机发展的最大瓶颈——存储器。
1994年，SanDisk公司制定了CF（CompactFlash）存储卡标准。CF卡大小为43×36mm，分为3.3mm的Type I和5mm的Type II两种厚度标准。CF卡采用68针PCMCIA接口的50针子集，兼容笔记本电脑的PCMCIA插槽，读取方便。传输协议上使用PC上的IDE（PATA）并行协议，初期使用NOR闪存，后改为NAND闪存，1.0版提供8.3MB/s带宽和最大128GB容量。得益于IDE协议，CF卡速度提升迅速，但最终在PC转向SATA时也走向终点，末代UDMA-7带宽为167MB/s。
CF卡凭借坚固的结构、合理的尺寸、大容量和高速度，成功击败了Miniature卡、PCMCIA卡等标准，受到数码单反相机的青睐，尤其是中高端型号。例如，尼康D3、佳能1D系列往往配备双CF卡槽，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。
然而，对于小型固定镜头数码相机（小DC）来说，CF卡体积过大，且对速度和容量要求不高。因此，90年代业界陆续制定了新的标准，如东芝SM卡和SanDisk与西门子联合制定的MMC卡。
SM（SmartMedia）是东芝制定的标准，最初名为SSFDC（固态软盘卡），外形类似迷你3.5英寸软盘。它在塑料卡中嵌入单块NAND闪存芯片，没有控制器，因此成本低、尺寸小（45.0×37.0×0.76mm，重1.8g），可通过转接器插入软驱使用。但缺乏控制器导致兼容性差且可靠性一般。
MMC（MultiMediaCard）由SanDisk与西门子在1997年制定，尺寸更小（32×24×1.4mm，重2g），初期使用1bit串行接口，后期升级到4bit或8bit，衍生出RS-MMC、MMCplus、MMCmobile、SecureMMC等多个标准。
CF与SD称雄
SM和MMC最终被东芝、松下、SanDisk建立的新标准SD卡击败，SD与CF共同统治了相机存储卡标准长达10多年，SD至今仍是中低端无反相机的标配。
1999年，东芝、松下、SanDisk三家企业联合推出了SD卡（Secure Digital）。SD卡比MMC卡厚0.7mm（32×24×1.4mm），可容纳更大闪存颗粒，采用MMC卡的轨道式设计以实现向上兼容，同时增加了SDMI协议，具有版权保护功能，深受音乐业界欢迎，迅速取代了MMC卡。
SD卡衍生出miniSD和microSD（TF）两种不同物理规格。miniSD大小为21.5×20.0×1.4mm，但最终被更小的microSD（15.0×11.0×1.0mm）淘汰，后者成为智能手机、运动相机、无人机、行车记录仪等设备的首选存储卡。
在20多年的发展中，SD标准经历了多次革新。初期SD1.0规范使用“x”标记速度，SD2.0规范引入Class等级，SD3.0引入UHS（超高速总线），UHS-I带宽达104MB/s，SD4.0通过增加针脚将最大带宽提升至312MB/s。期间还出现了SDHC、SDXC标准以扩大容量。后来推出了带宽达624MB/s的UHS III标准以及基于PCIe总线的SD Express，但目前在售SD最高标准仍停留在UHS II，大部分microSD停留在UHS I，甚至出现了一些超频UHS I标准SD卡，搭配专用读卡器可实现170MB/s读取速度。
SD卡诞生之初并非没有竞争对手。奥林巴斯与富士于2002年推出的XD-Picture卡，以及索尼独力支持的记忆棒（Memory Stick）就是主要对手。XD-Picture卡虽小（20×25×1.7mm，重2g），但非开放标准且采用直读闪存设计，初期问题较多，如不能使用读卡器格式化存储卡，传输照片时不能剪切否则会导致存储卡出错，因此难以获得其他厂商支持，最终在2009年退出市场。
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，还衍生出多个规格，如Memory Stick PRO、Memory Stick Duo、Memory Stick PRO Duo、Memory Stick Micro。但由于不开放、垄断导致价格高、性能尺寸无优势，长期成为索尼产品用户的痛点，如PSP用户就深受其害。
在SD卡大杀四方的同时，CF卡也面临挑战。2008年CF协会推出了CFast标准，采用新串行SATA总线，支持全双工模式，带宽达3Gbps。但由于当时NAND闪存价格高、性能不足，CFast生不逢时。直到2013年ARRI发布使用CFast 2.0存储卡的电影机Amira，CFast 2.0使用SATA 6Gbps接口，性能达450MB/s，才逐渐在电影机中普及，但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
CF卡的终结者是CFexpress Type B卡，但要了解此卡不得不提XQD卡。XQD是一种基于PCIe总线技术的存储卡，2010年11月由SanDisk、索尼和尼康首次公布，次年定型，存储卡大小为38.5×29.8×3.8mm。由于使用PCIe总线，带宽大幅提升至4Gbps，2012年6月发布的XQD2.0更是升级到PCIe 3.0总线，带宽提高到8Gbps。
XQD速度虽遥遥领先，但支持厂商寥寥且力度不足。尼康仅在D4、D4S等旗舰机型使用XQD，索尼只有少数摄影机支持，如PXW-Z100，Phase One XF IQ4是少数第三方支持者，因此XQD卡一直不温不火。
转折发生在2016年，CF协会在XQD基础上加入NVMe协议，推出CFexpress Type B存储卡。尺寸与XQD相同，不少XQD设备可通过固件升级支持CFexpress Type B。CFexpress Type B卡1.0版本就拥有2条PCIe 3.0通道，带宽可达1.97GB/s，2.0版衍生出CFexpress Type A、CFexpress Type B和CFexpress Type C三个版本，分别拥有1、2、4条PCIe 3.0通道，对应带宽是1.0GB/s、2.0GB/s、4.0GB/s。其中CFexpress Type A大小为20×28×2.8mm，CFexpress Type B大小为54×74×4.8mm。随着佳能EOS R5的热卖，CFexpress Type B已彻底淘汰CF和XQD，成为中高端相机的标配。CFexpress Type C因缺少电影机、摄像机制造商支持，至今未量产上市。
CFexpress Type B凭借出色性能、合适尺寸、较低发热量和较高性价比，有望像当年的CF一样在未来多年占据中高端相机存储卡市场。SD（UHS II）虽然标准较老，但312MB/s的带宽足以满足大部分应用场景，包括8K30P RAW视频需求（Z9的8K30P RAW最低码率为1740MBps）。SD卡的问题在于要在小尺寸下实现高速高容量成本较高，升级标准意义有限。但凭借便宜、够用的特点，SD卡仍会牢牢把握中低端市场，与CFexpress Type B卡一同称霸相机市场。CFexpress Type A则因尺寸和成本问题，给索尼Alpha相机用户带来类似记忆棒的体验。
最终，NAND闪存淘汰了NOR闪存、微硬盘，成为数码相机唯一的存储技术。