carte SD

Secure Digital , officiellement abrégé en SD , est un format de carte mémoire flash propriétaire et non volatile développé par la SD Association (SDA) pour une utilisation dans les appareils portables.

En raison de leurs petites dimensions physiques, les cartes SD sont devenues largement utilisées dans de nombreux appareils électroniques grand public, tels que les appareils photo numériques , les caméscopes , les consoles de jeux vidéo , les téléphones portables , les caméras d'action telles que la série GoPro Hero et les drones avec caméra .

La norme a été introduite en août 1999 par SanDisk , Panasonic (Matsushita) et Toshiba comme une amélioration des cartes MultiMediaCards (MMC). Les cartes SD sont devenues une norme industrielle. Les trois sociétés ont formé SD-3C, LLC, une société qui octroie des licences et fait respecter les droits de propriété intellectuelle (PI) associés aux cartes mémoire SD et aux produits hôtes et auxiliaires SD.

En janvier 2000, les entreprises ont formé la SD Association (SDA), une organisation à but non lucratif pour créer et promouvoir des normes de cartes SD. En 2023 , la SDA compte environ 1 000 entreprises membres. Elle utilise plusieurs logos de marque déposée appartenant à SD-3C pour garantir la conformité à ses spécifications et indiquer la compatibilité.

En 1999, SanDisk , Panasonic (Matsushita) et Toshiba ont convenu de développer et de commercialiser la carte mémoire Secure Digital (SD). La ​​carte était dérivée de la MultiMediaCard (MMC) et offrait une gestion des droits numériques (DRM) basée sur la norme Secure Digital Music Initiative (SDMI) et une densité de mémoire élevée (« données/bits par espace physique »), c'est-à-dire qu'une grande quantité de données pouvait être stockée dans un petit espace physique.

La carte SD a été conçue pour concurrencer la Memory Stick , un format de stockage flash avec DRM que Sony avait sorti l'année précédente. Toshiba espérait que le DRM de la carte SD encouragerait les fournisseurs de musique préoccupés par le piratage à utiliser des cartes SD.

Le logo SD a été développé à l'origine pour le Super Density Disc , qui était le produit infructueux de Toshiba dans la guerre des formats DVD . Pour cette raison, la lettre « D » est conçue pour ressembler à un disque optique.

Lors du Consumer Electronics Show (CES) de 2000, les trois sociétés ont annoncé la création de la SD Association (SDA) pour promouvoir les cartes SD. La SD Association, dont le siège social se trouvait à San Ramon, en Californie , aux États-Unis, comptait alors 30 sociétés membres et fabricants de produits qui fabriquaient des cartes et des appareils mémoire interopérables. Les premiers échantillons de la carte SD furent disponibles au premier trimestre de 2000, et des quantités de production de cartes de 32 et 64 mégaoctets (Mo) furent disponibles trois mois plus tard. Les premières cartes de 64 Mo furent proposées à la vente pour 200 $ US. La SD était envisagée comme un format de carte mémoire unique pour plusieurs types d'appareils électroniques, qui pouvait également fonctionner comme un emplacement d'extension pour ajouter de nouvelles capacités à un appareil. Les premières cartes SD de 256 Mo et 512 Mo furent annoncées en 2001.

En mars 2003, au CeBIT , SanDisk Corporation a présenté, annoncé et démontré le format miniSD . La SDA a adopté la carte miniSD en 2003 comme une extension de format réduit de la norme de carte SD. Bien que les nouvelles cartes aient été conçues pour les téléphones portables, elles étaient généralement fournies avec un adaptateur miniSD qui assurait la compatibilité avec un emplacement de carte mémoire SD standard.

Les cartes mémoire au format MicroSD ont été introduites en 2004 par SanDisk au CeBIT et s'appelaient à l'origine T-Flash, puis TransFlash, communément abrégé en « TF ». T-Flash a été rebaptisée microSD en 2005 lorsqu'elle a été adoptée par la SDA. Les cartes TransFlash et microSD sont fonctionnellement identiques, ce qui permet à l'une ou l'autre de fonctionner dans des appareils conçus pour l'autre. Un adaptateur passif permet l'utilisation de cartes microSD et TransFlash dans les emplacements pour cartes SD.

En septembre 2006, SanDisk a annoncé la miniSDHC de 4 Go. Comme les cartes SD et SDHC, la carte miniSDHC a le même format que l'ancienne carte miniSD, mais la carte HC nécessite une prise en charge HC intégrée dans l'appareil hôte. Les appareils prenant en charge la miniSDHC fonctionnent avec les cartes miniSD et miniSDHC, mais les appareils sans prise en charge spécifique de la miniSDHC ne fonctionnent qu'avec l'ancienne carte miniSD. Depuis 2008, les cartes miniSD ne sont plus produites, en raison de la domination du marché par les cartes microSD encore plus petites.

La densité de stockage des cartes mémoire a augmenté de manière significative tout au long des années 2010, permettant aux premiers appareils à offrir la prise en charge de la norme SD:XC, tels que les téléphones mobiles Samsung Galaxy S III et Samsung Galaxy Note II , d'étendre leur stockage disponible à plusieurs centaines de gigaoctets .

En janvier 2009, SDA a annoncé la famille SDXC, qui prend en charge les cartes jusqu'à 2 To et des vitesses allant jusqu'à 300 Mo/s. Les cartes SDXC sont formatées avec le système de fichiers exFAT par défaut. SDXC a été annoncé au Consumer Electronics Show (CES) 2009 (du 7 au 10 janvier). Lors du même salon, SanDisk et Sony ont également annoncé une variante Memory Stick XC comparable avec le même maximum de 2 To et Panasonic a annoncé son intention de produire des cartes SDXC de 64 Go. Le 6 mars, Pretec a présenté la première carte SDXC, une carte de 32 Go avec une vitesse de lecture/écriture de 400 Mbit/s. Mais ce n'est qu'au début de l'année 2010 que des appareils hôtes compatibles sont arrivés sur le marché, notamment le caméscope Handycam HDR-CX55V de Sony , l'appareil photo reflex numérique EOS 550D (également connu sous le nom de Rebel T2i) de Canon , un lecteur de carte USB de Panasonic et un lecteur de carte SDXC intégré de JMicron. Les premiers ordinateurs portables à intégrer des lecteurs de cartes SDXC s'appuyaient sur un bus USB 2.0, qui n'a pas la bande passante nécessaire pour prendre en charge le SDXC à pleine vitesse.

Début 2010, des cartes SDXC commerciales sont apparues chez Toshiba (64 Go), Panasonic (64 Go et 48 Go), et SanDisk (64 Go).

Début 2011, Centon Electronics, Inc. (64 Go et 128 Go) et Lexar (128 Go) ont commencé à commercialiser des cartes SDXC de classe de vitesse 10. Pretec proposait des cartes de 8 Go à 128 Go de classe de vitesse 16. En septembre 2011, SanDisk a sorti une carte microSDXC de 64 Go. Kingmax a sorti un produit comparable en 2011.

En avril 2012, Panasonic a lancé le format de carte MicroP2 pour les applications vidéo professionnelles. Les cartes sont essentiellement des cartes SDHC ou SDXC UHS-II de taille standard, classées UHS Speed ​​Class U1. Un adaptateur permet aux cartes MicroP2 de fonctionner dans les équipements de cartes P2 actuels .

Les cartes Panasonic MicroP2 ont été expédiées en mars 2013 et ont été les premiers produits compatibles UHS-II sur le marché ; l'offre initiale comprend une carte SDHC de 32 Go et une carte SDXC de 64 Go. Plus tard cette année-là, Lexar a sorti la première carte SDXC de 256 Go, basée sur la technologie flash NAND 20 nm .

En février 2014, SanDisk a présenté la première carte microSDXC de 128 Go, qui a été suivie par une carte microSDXC de 200 Go en mars 2015. En septembre 2014, SanDisk a annoncé la première carte SDXC de 512 Go.

Samsung a annoncé la première carte microSDXC EVO Plus 256 Go au monde en mai 2016, et en septembre 2016, Western Digital (SanDisk) a annoncé qu'un prototype de la première carte SDXC 1 To serait présenté à Photokina .

En août 2017, SanDisk a lancé une carte microSDXC de 400 Go.

En janvier 2018, Integral Memory a dévoilé sa carte microSDXC de 512 Go. En mai 2018, PNY a lancé une carte microSDXC de 512 Go. En juin 2018, Kingston a annoncé sa série Canvas de cartes microSD capables d'atteindre des capacités allant jusqu'à 512 Go, en trois variantes, Select, Go! et React.

En février 2019, Micron et SanDisk ont ​​dévoilé leurs cartes microSDXC d'une capacité de 1 To.

Le format Secure Digital Ultra Capacity (SDUC) prend en charge les cartes jusqu'à 128 To et offre des vitesses allant jusqu'à 985 Mo/s.

En avril 2024, Western Digital (SanDisk) a dévoilé au NAB 2024 la première carte SD de 4 To au monde , qui utilisera le format SDUC. Sa sortie est prévue pour 2025.

Secure Digital comprend cinq familles de cartes disponibles en trois formats. Les cinq familles sont les suivantes : capacité standard d'origine (SDSC), haute capacité (SDHC), capacité étendue (SDXC), ultra capacité (SDUC) et SDIO, qui combine les fonctions d'entrée/sortie avec le stockage de données.

La carte Secure Digital de deuxième génération (SDSC ou Secure Digital Standard Capacity) a été développée pour améliorer la norme MultiMediaCard (MMC), qui a continué à évoluer, mais dans une direction différente. Secure Digital a modifié la conception MMC de plusieurs manières :

• La forme asymétrique des côtés de la carte SD empêche de l'insérer à l'envers (alors qu'une MMC s'insère presque entièrement mais n'établit aucun contact si elle est inversée).
• La plupart des cartes SD de taille standard ont une épaisseur de 2,1 mm (0,083 pouce) , les versions microSD ayant une épaisseur de 1,0 mm (0,039 pouce) , contre 1,4 mm (0,055 pouce) pour les MMC. La spécification SD définit une carte appelée Thin SD avec une épaisseur de 1,4 mm, mais cela n'arrive que rarement, car la SDA a continué à définir des facteurs de forme encore plus petits.
• Les contacts électriques de la carte sont encastrés sous la surface de la carte, les protégeant du contact avec les doigts de l'utilisateur.
• La spécification SD envisageait des capacités et des taux de transfert dépassant ceux de MMC, et ces deux fonctionnalités ont augmenté au fil du temps. Pour un tableau de comparaison, voir ci-dessous.
• Alors que la MMC utilise une seule broche pour les transferts de données, la carte SD a ajouté un mode de bus à quatre fils pour des débits de données plus élevés.
• La carte SD a ajouté un circuit de sécurité CPRM ( Content Protection for Recordable Media ) pour la protection du contenu par gestion des droits numériques (DRM).
• Ajout d'une encoche de protection en écriture

Les cartes SD de taille standard ne rentrent pas dans les emplacements MMC plus fins, et d'autres problèmes affectent également la capacité d'utiliser un format dans un périphérique hôte conçu pour l'autre.

Le format Secure Digital High Capacity (SDHC), annoncé en janvier 2006 et défini dans la version 2.0 de la spécification SD, prend en charge les cartes d'une capacité allant jusqu'à 32 Go. La marque SDHC est sous licence pour assurer la compatibilité.

Les cartes SDHC sont physiquement et électriquement identiques aux cartes SD de capacité standard (SDSC). Les principaux problèmes de compatibilité entre les cartes SDHC et SDSC sont la redéfinition du registre CSD (Card-Specific Data) dans la version 2.0 (voir ci-dessous) et le fait que les cartes SDHC sont livrées préformatées avec le système de fichiers FAT32 .

La version 2.0 introduit également un mode bus haute vitesse pour les cartes SDSC et SDHC, qui double l'horloge à vitesse standard d'origine pour produire 25 Mo/s .

Les périphériques hôtes SDHC doivent accepter les anciennes cartes SD. Cependant, les périphériques hôtes plus anciens ne reconnaissent pas les cartes mémoire SDHC ou SDXC, bien que certains périphériques puissent le faire via une mise à niveau du micrologiciel. Les anciens systèmes d'exploitation Windows publiés avant Windows 7 nécessitent des correctifs ou des service packs pour prendre en charge l'accès aux cartes SDHC.

Le format Secure Digital eXtended Capacity (SDXC), annoncé en janvier 2009 et défini dans la version 3.01 de la spécification SD, prend en charge les cartes jusqu'à 2 To, par rapport à une limite de 32 Go pour les cartes SDHC dans la spécification SD 2.0. SDXC adopte le système de fichiers exFAT de Microsoft comme fonctionnalité obligatoire.

La version 3.01 a également introduit le bus Ultra High Speed ​​(UHS) pour les cartes SDHC et SDXC, avec des vitesses d'interface de 50 Mo/s à 104 Mo/s pour le bus UHS-I à quatre bits. (ce chiffre a depuis été dépassé avec la technologie propriétaire de SanDisk pour 170 Mo/s en lecture, qui n'est plus propriétaire, car Lexar a le 1066x fonctionnant à 160 Mo/s en lecture et 120 Mo/s en écriture via UHS 1, et Kingston a également son Canvas Go! Plus, fonctionnant également à 170 Mo/s).

La version 4.0, introduite en juin 2011, permet des vitesses de 156 Mo/s à 312 Mo/s sur le bus UHS-II à quatre voies (deux voies différentielles), ce qui nécessite une rangée supplémentaire de broches physiques.

La version 5.0 a été annoncée en février 2016 au CP+ 2016 et a ajouté des classifications « Classe de vitesse vidéo » pour les cartes UHS afin de gérer des formats vidéo à plus haute résolution comme 8K . Les nouvelles classifications définissent une vitesse d'écriture minimale de 90 Mo/s.

Le format Secure Digital Ultra Capacity (SDUC), décrit dans la spécification SD 7.0 et annoncé en juin 2018, prend en charge les cartes jusqu'à 128 To, quel que soit le facteur de forme, micro ou pleine taille, ou le type d'interface, y compris UHS-I, UHS-II, UHS-III ou SD Express.

Les cartes SDXC et SDUC doivent être formatées à l'aide d'exFAT , mais de nombreux systèmes d'exploitation en prennent en charge d'autres.

Windows Vista (SP1) et versions ultérieures et OS X (10.6.5 et versions ultérieures) prennent en charge exFAT en natif. (Windows XP et Server 2003 peuvent prendre en charge exFAT via une mise à jour facultative de Microsoft.)

La plupart des distributions BSD et Linux ne supportaient pas exFAT pour des raisons légales, bien que dans le noyau Linux 5.4, Microsoft ait rendu la spécification open-source et autorisé l'inclusion d'un pilote exFAT. Les utilisateurs d'anciens noyaux ou de BSD peuvent installer manuellement des implémentations tierces d'exFAT (en tant que module FUSE ) afin de pouvoir monter des volumes formatés exFAT. Cependant, les cartes SDXC peuvent être reformatées pour utiliser n'importe quel système de fichiers (tel que ext4 , UFS , VFAT ou NTFS ), ce qui atténue les restrictions associées à la disponibilité d'exFAT.

À l'exception du changement de système de fichiers, les cartes SDXC sont pour la plupart rétrocompatibles avec les lecteurs SDHC, et de nombreux périphériques hôtes SDHC peuvent utiliser des cartes SDXC s'ils sont d'abord reformatés selon le système de fichiers FAT32.

La SD Association fournit un utilitaire de formatage pour Windows et Mac OS X qui vérifie et formate les cartes SD, SDHC, SDXC et SDUC.

La vitesse d'une carte SD est généralement évaluée en fonction de sa vitesse de lecture ou d'écriture séquentielle. L'aspect des performances séquentielles est le plus pertinent pour le stockage et la récupération de fichiers volumineux (par rapport aux tailles de blocs internes à la mémoire flash ), tels que les images et les fichiers multimédias. Les petites données (telles que les noms de fichiers, les tailles et les horodatages) relèvent de la limite de vitesse beaucoup plus faible de l'accès aléatoire , ce qui peut être le facteur limitant dans certains cas d'utilisation.

Sur les premières cartes SD, quelques fabricants spécifiaient la vitesse sous forme d'une cote « fois » (« × »), qui comparait la vitesse moyenne de lecture des données à celle du lecteur de CD-ROM d'origine . Cette cote a été remplacée par la classe de vitesse , qui garantit une vitesse minimale à laquelle les données peuvent être écrites sur la carte.

Les nouvelles familles de cartes SD améliorent la vitesse de la carte en augmentant le débit du bus (la fréquence du signal d'horloge qui envoie les informations vers et depuis la carte). Quel que soit le débit du bus, la carte peut signaler à l'hôte qu'elle est « occupée » jusqu'à ce qu'une opération de lecture ou d'écriture soit terminée. Le respect d'une vitesse nominale plus élevée garantit que la carte limite son utilisation de l'indication « occupée ».

Les cartes SD peuvent être lues et écrites à une vitesse de 12,5 Mo/s.

Le mode haute vitesse (25 Mo/s) a été introduit pour prendre en charge les appareils photo numériques avec la version de spécification 1.10.

Le bus Ultra High Speed ​​(UHS) est disponible sur certaines cartes SDHC et SDXC.

Les cartes conformes à la norme UHS affichent les chiffres romains « I », « II » ou « III » à côté du logo de la carte SD, et signalent cette capacité au périphérique hôte. L'utilisation de la norme UHS-I nécessite que le périphérique hôte commande à la carte de passer d'un fonctionnement de 3,3 volts à 1,8 volts sur les broches de l'interface E/S et de sélectionner le mode de transfert à quatre bits, tandis que la norme UHS-II nécessite un fonctionnement de 0,4 volt.

Les vitesses plus élevées des UHS-II et III sont obtenues en utilisant une signalisation différentielle basse tension (LVDS) à deux voies de 0,4 V sur une deuxième rangée de broches. Chaque voie est capable de transférer jusqu'à 156 Mo/s. En mode duplex intégral, une voie est utilisée pour la transmission tandis que l'autre est utilisée pour la réception. En mode semi-duplex, les deux voies sont utilisées pour la même direction de transfert de données, ce qui permet un double débit de données à la même vitesse d'horloge. En plus de permettre des débits de données plus élevés, l'interface UHS-II permet une consommation d'énergie d'interface plus faible, une tension d'E/S plus faible et des interférences électromagnétiques (EMI) plus faibles.

Les vitesses ultra-élevées suivantes sont spécifiées :

Spécifié dans la version SD 3.01. Prend en charge une fréquence d'horloge de 100 MHz (un quadruplement de la « vitesse par défaut » d'origine), qui en mode de transfert à quatre bits pourrait transférer 50 Mo/s (SDR50). Les cartes UHS-I déclarées comme UHS104 (SDR104) prennent également en charge une fréquence d'horloge de 208 MHz, qui pourrait transférer 104 Mo/s. Le fonctionnement à double débit de données à 50 MHz (DDR50) est également spécifié dans la version 3.01 et est obligatoire pour les cartes microSDHC et microSDXC étiquetées comme UHS-I. Dans ce mode, quatre bits sont transférés lorsque le signal d'horloge augmente et quatre autres bits lorsqu'il diminue, transférant un octet entier à chaque cycle d'horloge complet, donc une opération de 50 Mo/s pourrait être transférée en utilisant une horloge de 50 MHz.

Il existe une extension propriétaire UHS-I, appelée DDR200, créée à l'origine par SanDisk, qui augmente encore la vitesse de transfert jusqu'à 170 Mo/s. Contrairement à l'UHS-II, elle n'utilise pas de broches supplémentaires. Elle y parvient en utilisant la fréquence de 208 MHz du mode standard SDR104, mais en utilisant des transferts DDR. Cette extension a depuis été utilisée par Lexar pour sa série 1066x (160 Mo/s), Kingston Canvas Go Plus (170 Mo/s) et la carte SD MyMemory PRO (180 Mo/s).

Spécifié dans la version 4.0, augmente encore le taux de transfert de données jusqu'à un maximum théorique de 156 Mo/s ( duplex intégral ) ou 312 Mo/s (semi-duplex) en utilisant une rangée supplémentaire de broches pour la signalisation LVDS (un total de 17 broches pour les cartes pleine taille et 16 broches pour les cartes micro-format). Alors que les premières implémentations dans les appareils photo système compacts ont été observées trois ans après la spécification (2014), il a fallu encore de nombreuses années pour que l'UHS-II soit mis en œuvre de manière régulière. Au début de 2024, près de 90 appareils photo reflex numériques et sans miroir prennent en charge l'UHS-II.

La version 6.0, publiée en février 2017, a ajouté deux nouveaux débits de données à la norme. Le FD312 fournit 312 Mo/s tandis que le FD624 le double. Les deux sont en duplex intégral. L'interface physique et la disposition des broches sont les mêmes qu'avec l'UHS-II, conservant ainsi la compatibilité ascendante.

Le bus SD Express a été lancé en juin 2018 avec la spécification SD 7.0. Il utilise une seule voie PCIe pour fournir une vitesse de transfert en duplex intégral de 985 Mo/s. Les cartes prises en charge doivent également implémenter le protocole d'accès au stockage NVM Express . Le bus Express peut être implémenté par les cartes SDHC, SDXC et SDUC. Pour une utilisation dans des applications héritées, les cartes SD Express doivent également prendre en charge le bus haute vitesse et le bus UHS-I. Le bus Express réutilise la disposition des broches des cartes UHS-II et réserve l'espace pour deux broches supplémentaires qui pourraient être introduites à l'avenir.

Les hôtes qui implémentent la version 7.0 de la spécification permettent aux cartes SD d' accéder directement à la mémoire , ce qui augmente considérablement la surface d'attaque de l'hôte face aux cartes SD malveillantes.

La version 8.0 a été annoncée le 19 mai 2020, avec la prise en charge de deux voies PCIe avec une rangée de contacts supplémentaire et des taux de transfert PCIe 4.0, pour une bande passante maximale de 3 938 Mo/s.

La version 9.0 est sortie en février 2022.

La version 9.1 a été annoncée en octobre 2023.

En février 2019, la SD Association a annoncé la sortie de la carte microSD Express. Les cartes microSD Express offrent des interfaces PCI Express et NVMe, comme le faisait la version SD Express de juin 2018, ainsi que l'interface microSD héritée pour une compatibilité continue. La SDA a également publié des marques visuelles pour désigner les cartes mémoire microSD Express afin de faciliter la correspondance entre la carte et l'appareil pour des performances optimales de l'appareil.

REMARQUE : si le lecteur de carte utilise le contrôleur DDR208 sur les broches UHS 1, le lecteur de carte fonctionnera à 180 Mo/s sur les cartes UHS 1 applicables

La SD Association définit des classes de vitesse standard pour les cartes SDHC/SDXC indiquant les performances minimales (vitesse minimale d'écriture des données série). Les vitesses de lecture et d'écriture doivent dépasser la valeur spécifiée. La spécification définit ces classes en termes de courbes de performances qui se traduisent par les niveaux de performances minimum de lecture/écriture suivants sur une carte vide et l'adéquation à différentes applications :

La SD Association définit trois types de classification de vitesse : la classe de vitesse d'origine, la classe de vitesse UHS et la classe de vitesse vidéo.

Les classes de vitesse 2, 4 et 6 indiquent que la carte prend en charge le nombre respectif de mégaoctets par seconde comme vitesse d'écriture soutenue minimale pour une carte dans un état fragmenté.

La classe 10 affirme que la carte prend en charge 10 Mo/s comme vitesse d'écriture séquentielle non fragmentée minimale et utilise un mode de bus haute vitesse. Le périphérique hôte peut lire la classe de vitesse d'une carte et avertir l'utilisateur si la carte signale une classe de vitesse inférieure au besoin minimum d'une application. En comparaison, l'ancienne cote « × » mesurait la vitesse maximale dans des conditions idéales et était vague quant à savoir s'il s'agissait de la vitesse de lecture ou de la vitesse d'écriture.

Le symbole graphique de la classe de vitesse comporte un numéro entouré d'un « C » (C2, C4, C6 et C10).

Les cartes UHS-I et UHS-II peuvent utiliser la classification UHS Speed ​​Class avec deux niveaux possibles : classe 1 pour des performances d'écriture minimales d'au moins 10 Mo/s (symbole « U1 » comportant le chiffre 1 à l'intérieur de « U ») et classe 3 pour des performances d'écriture minimales de 30 Mo/s (symbole « U3 » comportant le chiffre 3 à l'intérieur de « U »), ciblant l'enregistrement de vidéos 4K . Avant novembre 2013, la classification était intitulée UHS Speed ​​Grade et contenait les niveaux 0 (aucun symbole) et 1 (symbole « U1 »). Les fabricants peuvent également afficher les symboles de classe de vitesse standard (C2, C4, C6 et C10) à côté ou à la place de la classe de vitesse UHS.

Les cartes mémoire UHS fonctionnent mieux avec les appareils hôtes UHS. Cette combinaison permet à l'utilisateur d'enregistrer des vidéos en résolution HD avec des caméscopes sans bande tout en exécutant d'autres fonctions. Elle convient également aux diffusions en temps réel et à la capture de vidéos HD de grande taille.

La classe de vitesse vidéo définit un ensemble d'exigences pour les cartes UHS afin de correspondre à la mémoire flash NAND MLC moderne et prend en charge la vidéo progressive 4K et 8K avec des vitesses d'écriture séquentielle minimales de 6 à 90 Mo/s. Les symboles graphiques utilisent un « V » stylisé suivi d'un numéro désignant la vitesse d'écriture ( c'est-à-dire V6, V10, V30, V60 et V90).

La version 9.1 de la spécification SD, introduite en octobre 2023, définit de nouvelles classes de vitesse SD Express. Les symboles graphiques utilisent un « E » stylisé suivi d'un numéro désignant la vitesse minimale de lecture/écriture. Les classes spécifiées sont E150, E300, E450 et E600.

La classe de performance d'application est une nouvelle norme définie par les spécifications SD 5.1 et 6.0 qui non seulement définissent les vitesses d'écriture séquentielles, mais imposent également un minimum d'IOPS pour la lecture et l'écriture. La classe A1 nécessite un minimum de 1 500 opérations de lecture et 500 opérations d'écriture par seconde en utilisant des blocs de 4 Ko, tandis que la classe A2 nécessite 4 000 et 2 000 IOPS. Les cartes de classe A2 nécessitent la prise en charge du pilote hôte car elles utilisent la mise en file d'attente des commandes et la mise en cache d'écriture pour atteindre leurs vitesses plus élevées. Sans cela, elles sont assurées d'atteindre au moins les vitesses A1. À partir du noyau Linux 5.15, il prend entièrement en charge A2.

La notation « × », utilisée par certains fabricants de cartes et rendue obsolète par les classes de vitesse, est un multiple de la vitesse standard du lecteur de CD-ROM de 150 Ko/s (environ 1,23 Mbit/s ). Les cartes de base transfèrent des données jusqu'à six fois (6×) la vitesse du CD-ROM, c'est-à-dire 900 kbit/s ou 7,37 Mbit/s. La spécification 2.0 définit des vitesses allant jusqu'à 200×, mais n'est pas aussi précise que les classes de vitesse sur la façon de mesurer la vitesse. Les fabricants peuvent indiquer les meilleures vitesses et peuvent indiquer la vitesse de lecture la plus rapide de la carte, qui est généralement plus rapide que la vitesse d'écriture. Certains fournisseurs, dont Transcend et Kingston , indiquent la vitesse d'écriture de leurs cartes. Lorsqu'une carte indique à la fois une classe de vitesse et une notation « × », cette dernière peut être considérée comme une vitesse de lecture uniquement.

Dans les applications qui nécessitent un débit d'écriture soutenu, comme l'enregistrement vidéo, le périphérique peut ne pas fonctionner de manière satisfaisante si la classe de la carte SD tombe en dessous d'une vitesse particulière. Par exemple, un caméscope haute définition peut nécessiter une carte d'au moins la classe 6, ce qui peut entraîner des pertes de données ou une vidéo corrompue si une carte plus lente est utilisée. Les appareils photo numériques équipés de cartes lentes peuvent prendre un certain temps après avoir pris une photo avant d'être prêts pour la suivante, le temps que l'appareil enregistre la première image.

La classe de vitesse ne caractérise pas totalement les performances de la carte. Différentes cartes de la même classe peuvent varier considérablement tout en respectant les spécifications de la classe. La vitesse d'une carte dépend de nombreux facteurs, notamment :

• La fréquence des erreurs logicielles que le contrôleur de la carte doit réessayer
• Amplification d'écriture : le contrôleur flash peut avoir besoin d'écraser plus de données que demandé. Cela consiste à effectuer des opérations de lecture-modification-écriture sur des blocs d'écriture, libérant ainsi des blocs d'effacement (beaucoup plus volumineux), tout en déplaçant les données pour obtenir un nivellement de l'usure .
• Fragmentation de fichier : lorsqu'il n'y a pas suffisamment d'espace pour enregistrer un fichier dans une région contiguë, il est divisé en fragments non contigus. Cela n'entraîne pas de retard de rotation ou de mouvement de la tête comme avec les disques durs électromécaniques , mais peut réduire la vitesse, par exemple en nécessitant des lectures et des calculs supplémentaires pour déterminer où sur la carte le fragment suivant du fichier est stocké.

De plus, la vitesse peut varier considérablement entre l'écriture d'une grande quantité de données dans un seul fichier ( accès séquentiel , comme lorsqu'un appareil photo numérique enregistre de grandes photos ou vidéos) et l'écriture d'un grand nombre de petits fichiers (une utilisation d'accès aléatoire courante dans les smartphones ). Une étude de 2012 a révélé que, dans cette utilisation d'accès aléatoire, certaines cartes de classe 2 atteignaient une vitesse d'écriture de 1,38 Mo/s , tandis que toutes les cartes testées de classe 6 ou supérieure (et certaines de classes inférieures ; une classe inférieure ne signifie pas nécessairement de meilleures performances sur les petits fichiers), y compris celles des principaux fabricants, étaient plus de 100 fois plus lentes. En 2014, un blogueur a mesuré une différence de performances de 300 fois sur les petites écritures ; cette fois, la meilleure carte de cette catégorie était une carte de classe 4.

Le périphérique hôte peut ordonner à la carte SD de passer en lecture seule (pour rejeter les commandes ultérieures d'écriture d'informations sur celle-ci). Il existe des commandes hôtes réversibles et irréversibles qui permettent d'y parvenir.

La plupart des cartes SD de taille standard disposent d'un « commutateur de protection en écriture mécanique » permettant à l'utilisateur d'informer l'ordinateur hôte qu'il souhaite que le périphérique soit traité en lecture seule. Cela ne protège pas les données de la carte si l'hôte est compromis : « Il est de la responsabilité de l'hôte de protéger la carte. La position [c'est-à-dire le réglage] du commutateur de protection en écriture est inconnue des circuits internes de la carte. » Certains périphériques hôtes ne prennent pas en charge la protection en écriture, qui est une fonctionnalité facultative de la spécification SD, et les pilotes et périphériques qui obéissent à une indication de lecture seule peuvent donner à l'utilisateur un moyen de la contourner.

Le commutateur est une languette coulissante qui recouvre une encoche de la carte. Les formats miniSD et microSD ne prennent pas directement en charge une encoche de protection en écriture, mais ils peuvent être insérés dans des adaptateurs de taille standard qui le font.

Lorsque l'on regarde la carte SD depuis le dessus, le côté droit (le côté avec le coin biseauté) doit être entaillé.

Sur le côté gauche, il peut y avoir une encoche de protection en écriture. Si l'encoche est omise, la carte peut être lue et écrite. Si la carte est encochée, elle est en lecture seule. Si la carte a une encoche et une languette coulissante qui recouvre l'encoche, l'utilisateur peut faire glisser la languette vers le haut (vers les contacts) pour déclarer la carte en lecture/écriture, ou vers le bas pour la déclarer en lecture seule. Le schéma de droite montre une languette coulissante orange de protection en écriture dans les positions déverrouillée et verrouillée.

Les cartes vendues avec un contenu qui ne doit pas être modifié sont marquées de manière permanente comme étant en lecture seule en ayant une encoche et sans languette coulissante.

Un périphérique hôte peut verrouiller une carte SD à l'aide d'un mot de passe de 16 octets maximum, généralement fourni par l'utilisateur. Une carte verrouillée interagit normalement avec le périphérique hôte, sauf qu'elle rejette les commandes de lecture et d'écriture de données. Une carte verrouillée ne peut être déverrouillée qu'en fournissant le même mot de passe. Le périphérique hôte peut, après avoir fourni l'ancien mot de passe, spécifier un nouveau mot de passe ou désactiver le verrouillage. Sans le mot de passe (généralement, dans le cas où l'utilisateur oublie le mot de passe), le périphérique hôte peut ordonner à la carte d'effacer toutes les données de la carte pour une réutilisation ultérieure (à l'exception des données de la carte sous DRM), mais il n'y a aucun moyen d'accéder aux données existantes.

Les appareils Windows Phone 7 utilisent des cartes SD conçues pour être accessibles uniquement par le fabricant du téléphone ou l'opérateur mobile. Une carte SD insérée dans le téléphone sous le compartiment de la batterie est verrouillée « sur le téléphone avec une clé générée automatiquement » de sorte que « la carte SD ne peut pas être lue par un autre téléphone, appareil ou PC ». Symbian , cependant, sont parmi les rares à pouvoir effectuer les opérations de formatage de bas niveau nécessaires sur des cartes SD verrouillées. Il est donc possible d'utiliser un appareil tel que le Nokia N8 pour reformater la carte en vue d'une utilisation ultérieure sur d'autres appareils.

Une carte mémoire smartSD est une carte microSD dotée d'un « élément sécurisé » interne qui permet le transfert de commandes d'unité de données de protocole d'application ISO 7816 vers, par exemple, des applets JavaCard exécutées sur l'élément sécurisé interne via le bus SD.

Certaines des premières versions de cartes mémoire microSD avec éléments sécurisés ont été développées en 2009 par DeviceFidelity, Inc., un pionnier de la communication en champ proche (NFC) et des paiements mobiles , avec l'introduction des produits In2Pay et CredenSE, commercialisés et certifiés plus tard pour les transactions mobiles sans contact par Visa en 2010. DeviceFidelity a également adapté la microSD In2Pay pour fonctionner avec l'iPhone d'Apple à l'aide de l'iCaisse, et a été le pionnier des premières transactions NFC et des paiements mobiles sur un appareil Apple en 2010.

Diverses implémentations de cartes microSD ont été réalisées pour des applications de paiement et d'authentification sécurisée. En 2012, Good Technology s'est associé à DeviceFidelity pour utiliser des cartes microSD avec des éléments sécurisés pour l'identité mobile et le contrôle d'accès .

Les cartes microSD avec prise en charge Secure Elements et NFC ( communication en champ proche ) sont utilisées pour les paiements mobiles et ont été utilisées dans les portefeuilles mobiles et les solutions bancaires mobiles directement aux consommateurs, dont certaines ont été lancées par de grandes banques du monde entier, notamment Bank of America , US Bank et Wells Fargo , néobancaires innovants directement aux consommateurs tels que Moneto, lancé pour la première fois en 2012.

Les cartes microSD avec Secure Elements ont également été utilisées pour le cryptage vocal sécurisé sur les appareils mobiles, ce qui permet l'un des niveaux de sécurité les plus élevés dans les communications vocales de personne à personne. De telles solutions sont largement utilisées dans le renseignement et la sécurité.

En 2011, HID Global s'est associé à l'Arizona State University pour lancer des solutions d'accès au campus pour les étudiants utilisant la technologie microSD avec Secure Element et MiFare fournie par DeviceFidelity, Inc. C'était la première fois que des téléphones portables ordinaires pouvaient être utilisés pour ouvrir des portes sans avoir besoin de clés d'accès électroniques.

Les fournisseurs ont cherché à différencier leurs produits sur le marché grâce à diverses fonctionnalités spécifiques aux fournisseurs :

• Wi-Fi intégré – Plusieurs entreprises produisent des cartes SD avec des émetteurs-récepteurs Wi-Fi intégrés prenant en charge la sécurité statique (WEP 40/104/128, WPA-PSK et WPA2-PSK). La carte permet à tout appareil photo numérique doté d'un emplacement SD de transmettre des images capturées sur un réseau sans fil ou de stocker les images sur la mémoire de la carte jusqu'à ce qu'il soit à portée d'un réseau sans fil. Exemples : Eye-Fi / SanDisk , Transcend Wi-Fi, Toshiba FlashAir, Trek Flucard , PQI Air Card et LZeal ez Share. Certains modèles géolocalisent leurs photos.
• Contenu préchargé – En 2006, SanDisk a annoncé Gruvi , une carte microSD avec des fonctionnalités supplémentaires de gestion des droits numériques, qu'ils ont conçu comme un support pour la publication de contenu. SanDisk a de nouveau annoncé des cartes préchargées en 2008, sous le nom de slotMusic , cette fois-ci n'utilisant aucune des capacités DRM de la carte SD. En 2011, SanDisk a proposé diverses collections de 1 000 chansons sur une seule carte slotMusic pour environ 40 $, désormais limitées aux appareils compatibles et sans possibilité de copier les fichiers.
• Connecteur USB intégré – Le produit SanDisk SD Plus peut être branché directement sur un port USB sans avoir besoin d'un lecteur de carte USB. D'autres sociétés ont lancé des produits comparables, tels que le produit Duo SD d' OCZ Technology et le produit 3 Way (microSDHC, SDHC et USB) d' A-DATA , qui n'était disponible qu'en 2008.
• Différentes couleurs – SanDisk a utilisé différentes couleurs de plastique ou d'étiquette adhésive, y compris une ligne « gaming » en plastique translucide qui indiquait la capacité de la carte. En 2006, la première microSD de 256 Mo a utilisé des cartes à code couleur de Kingmax, qui ont ensuite été mises en œuvre par d'autres marques (par exemple, SanDisk, Kioxia) jusqu'à aujourd'hui.
• Affichage intégré – En 2006, ADATA a annoncé une carte SD Super Info avec un affichage numérique qui fournissait une étiquette à deux caractères et indiquait la quantité de mémoire inutilisée sur la carte.

Une carte SDIO (Secure Digital Input Output) est une extension de la spécification SD pour couvrir les fonctions d'E/S. Les cartes SDIO ne sont pleinement fonctionnelles que dans les périphériques hôtes conçus pour prendre en charge leurs fonctions d'entrée-sortie (généralement des PDA comme le Palm Treo , mais parfois des ordinateurs portables ou des téléphones portables). Ces périphériques peuvent utiliser le port SD pour prendre en charge les récepteurs GPS , les modems , les lecteurs de codes-barres , les tuners radio FM , les tuners TV, les lecteurs RFID , les appareils photo numériques et les interfaces Wi-Fi , Bluetooth , Ethernet et IrDA . De nombreux autres périphériques SDIO ont été proposés, mais il est désormais plus courant que les périphériques d'E/S se connectent à l'aide de l'interface USB.

Les cartes SDIO prennent en charge la plupart des commandes de mémoire des cartes SD. Les cartes SDIO peuvent être structurées en huit cartes logiques, bien qu'actuellement, la manière typique dont une carte SDIO utilise cette capacité est de se structurer comme une carte d'E/S et une carte mémoire.

Les interfaces SDIO et SD sont mécaniquement et électriquement identiques. Les périphériques hôtes conçus pour les cartes SDIO acceptent généralement les cartes mémoire SD sans fonctions d'E/S. Cependant, l'inverse n'est pas vrai, car les périphériques hôtes ont besoin de pilotes et d'applications adaptés pour prendre en charge les fonctions d'E/S de la carte. Par exemple, un appareil photo HP SDIO ne fonctionne généralement pas avec les PDA qui ne le répertorient pas comme accessoire. L'insertion d'une carte SDIO dans un emplacement SD n'entraîne aucun dommage physique ni interruption du périphérique hôte, mais les utilisateurs peuvent être frustrés par le fait que la carte SDIO ne fonctionne pas pleinement lorsqu'elle est insérée dans un emplacement apparemment compatible. (Les périphériques USB et Bluetooth présentent des problèmes de compatibilité comparables, bien que dans une moindre mesure grâce aux classes de périphériques USB standardisées et aux profils Bluetooth .)

La famille SDIO comprend des cartes à faible vitesse et à pleine vitesse. Les deux types de cartes SDIO prennent en charge l'interface périphérique série (SPI) et les types de bus SD à un bit. Les cartes SDIO à faible vitesse sont également autorisées à prendre en charge le bus SD à quatre bits ; les cartes SDIO à pleine vitesse sont nécessaires pour prendre en charge le bus SD à quatre bits. Pour utiliser une carte SDIO comme « carte combo » (à la fois pour la mémoire et les E/S), le périphérique hôte doit d'abord sélectionner le fonctionnement du bus SD à quatre bits. Deux autres caractéristiques uniques de la SDIO à faible vitesse sont une fréquence d'horloge maximale de 400 kHz pour toutes les communications et l'utilisation de la broche 8 comme « interruption » pour tenter d'initier un dialogue avec le périphérique hôte.

Les périphériques hôtes conformes aux versions plus récentes de la spécification offrent une compatibilité descendante et acceptent les cartes SD plus anciennes. Par exemple, les périphériques hôtes SDXC acceptent toutes les familles précédentes de cartes mémoire SD, et les périphériques hôtes SDHC acceptent également les cartes SD standard.

Les périphériques hôtes plus anciens ne prennent généralement pas en charge les formats de carte plus récents, et même lorsqu'ils peuvent prendre en charge l'interface de bus utilisée par la carte, plusieurs facteurs surviennent :

• Une carte plus récente peut offrir une capacité supérieure à celle que le périphérique hôte peut gérer (plus de 4 Go pour SDHC, plus de 32 Go pour SDXC).
• Une carte plus récente peut utiliser un système de fichiers que le périphérique hôte ne peut pas parcourir ( FAT32 pour SDHC, exFAT pour SDXC)
• L'utilisation d'une carte SDIO nécessite que le périphérique hôte soit conçu pour les fonctions d'entrée/sortie fournies par la carte.
• L'interface matérielle de la carte a été modifiée à partir de la version 2.0 (nouvelles horloges de bus à grande vitesse, redéfinition des bits de capacité de stockage) et de la famille SDHC (bus ultra-haute vitesse (UHS))
• L'UHS-II possède physiquement plus de broches, mais il est rétrocompatible avec l'UHS-I et le non-UHS pour l'emplacement et la carte.
• Certains fournisseurs ont produit des cartes SDSC supérieures à 1 Go avant que la SDA n'ait standardisé une méthode pour le faire.

En raison de leur taille compacte, les cartes Secure Digital sont utilisées dans de nombreux appareils électroniques grand public et sont devenues un moyen répandu de stocker plusieurs gigaoctets de données dans un petit format. Les appareils dans lesquels l'utilisateur peut retirer et remplacer souvent les cartes, tels que les appareils photo numériques , les caméscopes et les consoles de jeux vidéo , ont tendance à utiliser des cartes de taille normale. Les appareils dans lesquels la petite taille est primordiale, tels que les téléphones portables , les caméras d'action telles que la série GoPro Hero et les drones avec caméra , ont tendance à utiliser des cartes microSD.

La carte microSD a contribué à propulser le marché des smartphones en offrant aux fabricants et aux consommateurs une plus grande flexibilité et liberté.

Alors que le stockage dans le cloud dépend d'une connexion Internet stable et de forfaits de données suffisamment volumineux , les cartes mémoire des appareils mobiles offrent une extension de stockage indépendante de l'emplacement et privée avec des taux de transfert beaucoup plus élevés et aucun retard réseau , permettant des applications telles que la photographie et l'enregistrement vidéo . Alors que les données stockées en interne sur les appareils briqués sont inaccessibles , les données stockées sur la carte mémoire peuvent être récupérées et consultées en externe par l'utilisateur en tant que périphérique de stockage de masse . Un avantage par rapport à l'extension de stockage USB en déplacement est une ergonomie sans compromis . L'utilisation d'une carte mémoire protège également le stockage interne non remplaçable du téléphone mobile de l'usure due aux applications lourdes telles que l'utilisation excessive de l'appareil photo et l'hébergement de serveurs FTP portables via WiFi Direct . En raison du développement technique des cartes mémoire, les utilisateurs d'appareils mobiles existants sont en mesure d'étendre leur stockage davantage et à un prix plus élevé au fil du temps.

Les versions récentes des principaux systèmes d'exploitation tels que Windows Mobile et Android permettent aux applications de s'exécuter à partir de cartes microSD, créant ainsi des possibilités pour de nouveaux modèles d'utilisation des cartes SD sur les marchés de l'informatique mobile, ainsi que pour libérer de l'espace de stockage interne disponible.

Les cartes SD ne constituent pas la solution la plus économique pour les appareils qui n'ont besoin que d'une petite quantité de mémoire non volatile, comme les stations préréglées dans les petites radios. Elles peuvent également ne pas constituer le meilleur choix pour les applications qui nécessitent des capacités ou des vitesses de stockage supérieures à celles fournies par d'autres normes de cartes flash telles que CompactFlash . Ces limitations peuvent être résolues par l'évolution des technologies de mémoire, telles que les nouvelles spécifications SD 7.0 qui permettent des capacités de stockage allant jusqu'à 128 To.

De nombreux ordinateurs personnels de tous types, y compris les tablettes et les téléphones portables, utilisent des cartes SD, soit par le biais de fentes intégrées, soit par le biais d'un adaptateur électronique actif. Il existe des adaptateurs pour la carte PC , ExpressBus, USB , FireWire et le port d'imprimante parallèle . Les adaptateurs actifs permettent également d'utiliser des cartes SD dans des appareils conçus pour d'autres formats, tels que CompactFlash . L' adaptateur FlashPath permet d'utiliser des cartes SD dans un lecteur de disquettes .

Certains appareils comme le Samsung Galaxy Fit (2011) et le Samsung Galaxy Note 8.0 (2013) disposent d'un compartiment pour carte SD situé à l'extérieur et accessible à la main, alors que sur d'autres appareils, il est situé sous le couvercle de la batterie. Les téléphones portables plus récents utilisent un système d'éjection par trou d'épingle pour le plateau qui abrite à la fois la carte mémoire et la carte SIM .

On trouve couramment sur le marché des cartes Secure Digital mal étiquetées ou contrefaites qui indiquent une fausse capacité ou qui fonctionnent plus lentement que ce qui est indiqué. Des outils logiciels existent pour vérifier et détecter les produits contrefaits , et dans certains cas, il est possible de réparer ces appareils pour supprimer les fausses informations de capacité et utiliser leur limite de stockage réelle.

La détection de cartes contrefaites implique généralement la copie de fichiers contenant des données aléatoires sur la carte SD jusqu'à ce que la capacité de la carte soit atteinte, puis leur recopie. Les fichiers qui ont été copiés peuvent être testés soit en comparant les sommes de contrôle (par exemple MD5 ), soit en essayant de les compresser . Cette dernière approche exploite le fait que les cartes contrefaites permettent à l'utilisateur de relire les fichiers, qui sont alors constitués de données uniformes facilement compressibles (par exemple, des 0xFF répétés ).

Les cartes mémoire Secure Digital peuvent être utilisées dans les caméscopes Sony XDCAM EX avec un adaptateur.

Bien que de nombreux ordinateurs personnels puissent accueillir des cartes SD comme périphérique de stockage auxiliaire à l'aide d'un emplacement intégré ou puissent accueillir des cartes SD au moyen d'un adaptateur USB, les cartes SD ne peuvent pas être utilisées comme disque dur principal via le contrôleur ATA intégré, car aucune des variantes de cartes SD ne prend en charge la signalisation ATA. L'utilisation du disque dur principal nécessite un contrôleur hôte SD distinct ou un convertisseur SD vers CompactFlash. Cependant, sur les ordinateurs qui prennent en charge l' amorçage à partir d'une interface USB, une carte SD dans un adaptateur USB peut être le disque de démarrage, à condition qu'elle contienne un système d'exploitation qui prend en charge l'accès USB une fois l'amorçage terminé.

Sur les ordinateurs portables et les tablettes , les cartes mémoire intégrées dans un lecteur de cartes mémoire offrent un avantage ergonomique par rapport aux clés USB , car ces dernières dépassent de l'appareil et l'utilisateur doit faire attention à ne pas les heurter pendant le transport de l'appareil, ce qui pourrait endommager le port USB. Les cartes mémoire ont une forme unifiée et ne réservent pas de port USB lorsqu'elles sont insérées dans l'emplacement de carte dédié d'un ordinateur.

Depuis fin 2009, les ordinateurs Apple plus récents équipés de lecteurs de cartes SD peuvent démarrer sous macOS à partir de périphériques de stockage SD, lorsqu'ils sont correctement formatés au format de fichier Mac OS Extended et que la table de partition par défaut est définie sur GUID Partition Table .

Les cartes SD sont de plus en plus utilisées et populaires parmi les propriétaires d' ordinateurs vintage comme les ordinateurs Atari 8 bits . Par exemple, SIO2SD ( SIO est un port Atari permettant de connecter des périphériques externes) est utilisé de nos jours. Le logiciel pour un Atari 8 bits peut être inclus sur une carte SD qui peut avoir moins de 4 à 8 Go de taille de disque (2019).

En 2008, la SDA a spécifié la mémoire SD intégrée, « en s'appuyant sur des normes SD bien connues » pour permettre l'utilisation de dispositifs non amovibles de type SD sur des cartes de circuits imprimés. Cependant, cette norme n'a pas été adoptée par le marché alors que la norme MMC est devenue la norme de facto pour les systèmes embarqués. SanDisk fournit de tels composants de mémoire embarqués sous la marque iNAND.

Alors que certains microcontrôleurs modernes intègrent du matériel SDIO qui utilise le mode de bus SD propriétaire à quatre bits plus rapide, presque tous les microcontrôleurs modernes ont au moins des unités SPI qui peuvent s'interfacer avec une carte SD fonctionnant dans le mode de bus SPI à un bit plus lent. Sinon, le SPI peut également être émulé par bit banging (par exemple, un emplacement pour carte SD soudé à un routeur Linksys WRT54G-TM et câblé à des broches GPIO à l'aide du noyau Linux de DD-WRT n'atteint qu'un débit de 1,6 Mbit/s ).

Les microSD préenregistrées ont été utilisées pour commercialiser de la musique sous les marques slotMusic et slotRadio de SanDisk et MQS d' Astell & Kern .

La spécification de la carte SD définit trois tailles physiques. Les familles SD et SDHC sont disponibles dans les trois tailles, mais les familles SDXC et SDUC ne sont pas disponibles dans la taille mini, et la famille SDIO n'est pas disponible dans la taille micro. Les cartes plus petites sont utilisables dans des emplacements plus grands grâce à l'utilisation d'un adaptateur passif.

• Carte SD (SDSC), SDHC, SDXC, SDIO, SDUC
• 32 mm × 24 mm × 2,1 mm ( 1+17 ⁄ 64 po × 15 ⁄ 16 po × 5 ⁄ 64 po)
• 32 mm × 24 mm × 1,4 mm ( 1+17 ⁄ 64 po × 15 ⁄ 16 po × 1 ⁄ 16 po)(aussi fin que MMC) pourcarte SD mince(rare)

• miniSD, miniSDHC, miniSDIO
• 21,5 mm × 20 mm × 1,4 mm ( 27 ⁄ 32 po × 25 ⁄ 32 po × 1 ⁄ 16 po)

Le facteur de forme micro est le plus petit format de carte SD.

• microSD, microSDHC, microSDXC, microSDUC
• 15 mm × 11 mm × 1 mm ( 19 ⁄ 32 po × 7 ⁄ 16 po × 3 ⁄ 64 po)

Les cartes peuvent prendre en charge diverses combinaisons des types de bus et modes de transfert suivants. Le mode de bus SPI et le mode de bus SD à un bit sont obligatoires pour toutes les familles SD, comme expliqué dans la section suivante. Une fois que le périphérique hôte et la carte SD ont négocié un mode d'interface de bus, l'utilisation des broches numérotées est la même pour toutes les tailles de carte.

• Mode bus SPI : le bus d'interface périphérique série est principalement utilisé par les microcontrôleurs intégrés . Ce type de bus ne prend en charge qu'une interface de 3,3 volts. C'est le seul type de bus qui ne nécessite pas de licence hôte.
• Mode bus SD un bit : canaux de commande et de données séparés et format de transfert propriétaire.
• Mode bus SD à quatre bits : utilise des broches supplémentaires ainsi que des broches réaffectées. Il s'agit du même protocole que le mode bus SD à un bit qui utilise une commande et quatre lignes de données pour un transfert de données plus rapide. Toutes les cartes SD prennent en charge ce mode. UHS-I et UHS-II nécessitent ce type de bus.
• Mode SD UHS-II à deux lignes différentielles : utilise deux interfaces de signalisation différentielles basse tension pour transférer des commandes et des données. Les cartes UHS-II incluent cette interface en plus des modes de bus SD.

L'interface physique comprend 9 broches, sauf que la carte miniSD ajoute deux broches non connectées au centre et la carte microSD omet l'une des deux broches V _SS (Ground).

Remarques :

1. La direction est relative à la carte. I = Entrée, O = Sortie.
2. PP = logique Push-Pull , OD = logique Open-Drain .
3. S = Alimentation , NC = Non connecté (ou logique haut ).

Les cartes SD et les périphériques hôtes communiquent initialement via une interface synchrone à un bit, où le périphérique hôte fournit un signal d'horloge qui envoie des bits individuels à l'intérieur et à l'extérieur de la carte SD. Le périphérique hôte envoie ainsi des commandes 48 bits et reçoit des réponses. La carte peut signaler qu'une réponse sera retardée, mais le périphérique hôte peut interrompre le dialogue.

En émettant diverses commandes, le périphérique hôte peut :

• Déterminer le type, la capacité de mémoire et les capacités de la carte SD
• Commandez à la carte d'utiliser une tension différente, une vitesse d'horloge différente ou une interface électrique avancée
• Préparez la carte pour recevoir un bloc à écrire dans la mémoire flash, ou pour lire et répondre avec le contenu d'un bloc spécifié.

L'interface de commande est une extension de l' interface MultiMediaCard (MMC). Les cartes SD ne prennent plus en charge certaines commandes du protocole MMC, mais ont ajouté des commandes liées à la protection contre la copie. En utilisant uniquement les commandes prises en charge par les deux normes jusqu'à ce que le type de carte insérée soit déterminé, un périphérique hôte peut prendre en charge les cartes SD et MMC.

Toutes les familles de cartes SD utilisent initialement une interface électrique de 3,3 V. Sur commande, les cartes SDHC et SDXC peuvent passer à un fonctionnement à 1,8 V.

Lors de la mise sous tension ou de l'insertion de la carte, la tension sur la broche 1 sélectionne soit le bus SPI (Serial Peripheral Interface) soit le bus SD. Le bus SD démarre en mode un bit, mais le périphérique hôte peut émettre une commande pour passer en mode quatre bits, si la carte SD le prend en charge. Pour différents types de cartes, la prise en charge du bus SD quatre bits est facultative ou obligatoire.

Après avoir déterminé que la carte SD la prend en charge, le périphérique hôte peut également commander à la carte SD de passer à une vitesse de transfert plus élevée. Jusqu'à ce que les capacités de la carte soient déterminées, le périphérique hôte ne doit pas utiliser une vitesse d'horloge supérieure à 400 kHz. Les cartes SD autres que SDIO (voir ci-dessous) ont une fréquence d'horloge « Vitesse par défaut » de 25 MHz. Le périphérique hôte n'est pas obligé d'utiliser la vitesse d'horloge maximale prise en charge par la carte. Il peut fonctionner à une vitesse d'horloge inférieure à la vitesse d'horloge maximale pour économiser de l'énergie. Entre les commandes, le périphérique hôte peut arrêter complètement l'horloge.

La plupart des cartes SD sont livrées préformatées avec une ou plusieurs partitions MBR , la première ou la seule partition contenant un système de fichiers . Cela leur permet de fonctionner comme le disque dur d'un ordinateur personnel . Selon les spécifications de la carte SD, une carte SD est formatée avec MBR et le système de fichiers suivant :

• Pour les cartes SDSC :
  • Capacité inférieure à 32 680 secteurs logiques (inférieure à 16 Mo ) : FAT12 avec type de partition 01h et BPB 3.0 ou EBPB 4.1
  • Capacité de 32 680 à 65 535 secteurs logiques (entre 16 Mo et 32 ​​Mo) : FAT16 avec type de partition 04h et BPB 3.0 ou EBPB 4.1
  • Capacité d'au moins 65 536 secteurs logiques (plus de 32 Mo) : FAT16B avec type de partition 06h et EBPB 4.1
• Pour les cartes SDHC :
  • Capacité inférieure à 16 450 560 secteurs logiques (inférieurs à 7,8 Go) : FAT32 avec type de partition 0Bh et EBPB 7.1
  • Capacité d'au moins 16 450 560 secteurs logiques (supérieurs à 7,8 Go) : FAT32 avec type de partition 0Ch et EBPB 7.1
• Pour les cartes SDXC : exFAT avec type de partition 07h

La plupart des produits grand public qui acceptent une carte SD s'attendent à ce qu'elle soit partitionnée et formatée de cette manière. La prise en charge universelle des formats FAT12, FAT16, FAT16B et FAT32 permet l'utilisation de cartes SDSC et SDHC sur la plupart des ordinateurs hôtes dotés d'un lecteur SD compatible, pour présenter à l'utilisateur la méthode familière des fichiers nommés dans une arborescence de répertoires hiérarchique.

Sur ces cartes SD, des programmes utilitaires standard tels que « Disk Utility » de Mac OS X ou SCANDISK de Windows peuvent être utilisés pour réparer un système de fichiers corrompu et parfois récupérer des fichiers supprimés. Des outils de défragmentation pour les systèmes de fichiers FAT peuvent être utilisés sur ces cartes. La consolidation des fichiers qui en résulte peut fournir une amélioration marginale du temps nécessaire pour lire ou écrire le fichier, mais pas une amélioration comparable à la défragmentation des disques durs, où le stockage d'un fichier en plusieurs fragments nécessite un mouvement physique supplémentaire et relativement lent d'une tête de lecteur. De plus, la défragmentation effectue des écritures sur la carte SD qui comptent dans la durée de vie nominale de la carte. L'endurance d'écriture de la mémoire physique est abordée dans l'article sur la mémoire flash ; une technologie plus récente pour augmenter la capacité de stockage d'une carte offre une endurance d'écriture moins bonne.

Lors du reformatage d'une carte SD d'une capacité d'au moins 32 Mo (65 536 secteurs logiques ou plus), mais pas plus de 2 Go, FAT16B avec le type de partition 06h et EBPB 4.1 est recommandé si la carte est destinée à un appareil grand public. (FAT16B est également une option pour les cartes de 4 Go, mais elle nécessite l'utilisation de clusters de 64 Ko, qui ne sont pas largement pris en charge.) FAT16B ne prend pas du tout en charge les cartes supérieures à 4 Go

La spécification SDXC impose l'utilisation du système de fichiers exFAT propriétaire de Microsoft , qui nécessite parfois des pilotes appropriés (par exemple / sous Linux). exfat-utilsexfat-fuse

Le reformatage d'une carte SD avec un système de fichiers différent, ou même avec le même, peut ralentir la carte ou raccourcir sa durée de vie. Certaines cartes utilisent le nivellement d'usure , dans lequel des blocs fréquemment modifiés sont mappés sur différentes parties de la mémoire à des moments différents, et certains algorithmes de nivellement d'usure sont conçus pour les modèles d'accès typiques de FAT12, FAT16 ou FAT32. De plus, le système de fichiers préformaté peut utiliser une taille de cluster qui correspond à la zone d'effacement de la mémoire physique sur la carte ; le reformatage peut modifier la taille du cluster et rendre les écritures moins efficaces. La SD Association fournit un logiciel SD Formatter téléchargeable gratuitement pour surmonter ces problèmes pour Windows et Mac OS X.

Les cartes mémoire SD/SDHC/SDXC disposent d'une « zone protégée » sur la carte pour la fonction de sécurité de la norme SD. Ni les formateurs standard ni le formateur de la SD Association ne l'effaceront. La SD Association suggère que les appareils ou logiciels qui utilisent la fonction de sécurité SD puissent la formater.

La consommation d'énergie des cartes SD varie en fonction du mode de vitesse, du fabricant et du modèle.

Français Pendant le transfert, il peut être de l'ordre de 66 à 330 mW (20 à 100 mA à une tension d'alimentation de 3,3 V). Les spécifications de TwinMOS Technologies indiquent un maximum de 149 mW (45 mA) pendant le transfert. Toshiba indique 264 à 330 mW (80 à 100 mA). Le courant de veille est beaucoup plus faible, inférieur à 0,2 mA pour une carte microSD de 2006. Si le transfert de données dure longtemps, la durée de vie de la batterie peut être sensiblement réduite ; à titre de référence, la capacité des batteries de smartphone est généralement d'environ 6 Wh (Samsung Galaxy S2 : 1650 mAh à 3,7 V).

Les cartes UHS-II modernes peuvent consommer jusqu'à 2,88 W si le périphérique hôte prend en charge le mode de vitesse de bus SDR104 ou UHS-II. La consommation électrique minimale dans le cas d'un hôte UHS-II est de 720 mW.

Toutes les cartes SD permettent à l'appareil hôte de déterminer la quantité d'informations que la carte peut contenir, et la spécification de chaque famille SD donne à l'appareil hôte une garantie de la capacité maximale signalée par une carte conforme.

Au moment où la spécification de la version 2.0 (SDHC) a été finalisée en juin 2006, les fournisseurs avaient déjà conçu des cartes SD de 2 Go et 4 Go, soit comme spécifié dans la version 1.01, soit en lisant de manière créative la version 1.00. Les cartes résultantes ne fonctionnent pas correctement dans certains périphériques hôtes.

La version SD 1.00 supposait 512 octets par bloc. Cela autorisait les cartes SDSC jusqu'à 4 096 × 512 × 512 octets = 1 Go.

La version 1.01 permettait à une carte SDSC d'utiliser un champ de 4 bits pour indiquer 1 024 ou 2 048 octets par bloc. Cela permettait d'utiliser des cartes d'une capacité de 2 Go et 4 Go, telles que la carte SD Transcend 4 Go, la carte SD Memorette 4 Go et la carte microSD Hoco 4 Go.

Le format du registre des données spécifiques à la carte (CSD) a changé entre la version 1 (SDSC) et la version 2.0 (qui définit SDHC et SDXC).

Dans la version 1 de la spécification SD, les capacités jusqu'à 2 Go sont calculées en combinant les champs du CSD comme suit :

Capacité = ( C_SIZE + 1) × 2 ( C_SIZE_MULT + READ_BL_LEN + 2) où 0 ≤ C_SIZE ≤ 4095, 0 ≤ C_SIZE_MULT ≤ 7, READ_BL_LEN est 9 (pour 512 octets/secteur) ou 10 (pour 1024 octets/secteur) 

Les versions ultérieures indiquent (à la section 4.3.2) qu'une carte SDSC de 2 Go doit définir son READ_BL_LEN (et WRITE_BL_LEN) pour indiquer 1 024 octets, de sorte que le calcul ci-dessus indique correctement la capacité de la carte, mais que, pour des raisons de cohérence, le périphérique hôte ne doit pas demander (par CMD16) des longueurs de bloc supérieures à 512 B.

Dans la définition des cartes SDHC dans la version 2.0, la partie C_SIZE du CSD est de 22 bits et indique la taille de la mémoire en multiples de 512 Ko (le champ C_SIZE_MULT est supprimé et READ_BL_LEN n'est plus utilisé pour calculer la capacité). Deux bits qui étaient auparavant réservés identifient désormais la famille de cartes : 0 est SDSC ; 1 est SDHC ou SDXC ; 2 et 3 sont réservés. En raison de ces redéfinitions, les anciens périphériques hôtes n'identifient pas correctement les cartes SDHC ou SDXC ni leur capacité correcte.

• Les cartes SDHC sont limitées à une capacité ne dépassant pas 32 Go.
• Les cartes SDXC sont autorisées à utiliser les 22 bits du champ C_SIZE. Une carte SDHC qui le ferait (indiquant C_SIZE > 65 375 pour indiquer une capacité de plus de 32 Go) violerait la spécification. Un périphérique hôte qui s'appuierait sur C_SIZE plutôt que sur la spécification pour déterminer la capacité maximale de la carte pourrait prendre en charge une telle carte, mais la carte pourrait échouer dans d'autres périphériques hôtes compatibles SDHC.

La capacité est calculée ainsi :

Capacité = ( C_SIZE + 1) × 524288 où pour SDHC 4112 ≤ TAILLE_C ≤ 65375 ≈2 Go ≤ Capacité ≤ ≈32 Go où pour SDXC 65535 ≤ C_SIZE ≈32 Go ≤ Capacité ≤ 2 To 

Les capacités supérieures à 4 Go ne peuvent être obtenues qu'en suivant la version 2.0 ou les versions ultérieures. De plus, les capacités égales à 4 Go doivent également le faire pour garantir la compatibilité.

Comme la plupart des formats de cartes mémoire, la carte SD est couverte par de nombreux brevets et marques déposées . À l'exception des cartes SDIO , des redevances pour les licences de cartes SD sont imposées pour la fabrication et la vente de cartes mémoire et d'adaptateurs hôtes (1 000 USD/an plus une adhésion à 1 500 USD/an)

Les premières versions de la spécification SD étaient disponibles sous un accord de non-divulgation (NDA) interdisant le développement de pilotes open source . Cependant, le système a finalement été rétroconçu et des pilotes logiciels libres ont permis d'accéder aux cartes SD n'utilisant pas de DRM. Après la publication de la plupart des pilotes open source, le SDA a fourni une version simplifiée de la spécification sous une licence moins restrictive, ce qui a permis de réduire certains problèmes d'incompatibilité.

En vertu d'un accord de non-responsabilité, la spécification simplifiée publiée par la SDA en 2006 – par opposition à celle des cartes SD – a ensuite été étendue à la couche physique, aux extensions ASSD, SDIO et SDIO Bluetooth Type-A.

La spécification simplifiée est disponible.

Encore une fois, la plupart des informations avaient déjà été découvertes et Linux disposait d'un pilote entièrement gratuit pour cela. Pourtant, la construction d'une puce conforme à cette spécification a conduit le projet One Laptop per Child à revendiquer « la première implémentation SD véritablement Open Source, sans avoir besoin d'obtenir une licence SDI ou de signer des NDA pour créer des pilotes ou des applications SD ».

La nature propriétaire de la spécification SD complète affecte les systèmes embarqués , les ordinateurs portables et certains ordinateurs de bureau ; de nombreux ordinateurs de bureau ne disposent pas d'emplacements pour cartes, mais utilisent des lecteurs de cartes USB si nécessaire. Ces lecteurs de cartes présentent une interface de stockage de masse USB standard pour les cartes mémoire, séparant ainsi le système d'exploitation des détails de l'interface SD sous-jacente. Cependant, les systèmes embarqués (tels que les lecteurs de musique portables) ont généralement un accès direct aux cartes SD et ont donc besoin d'informations de programmation complètes. Les lecteurs de cartes de bureau sont eux-mêmes des systèmes embarqués ; leurs fabricants ont généralement payé la SDA pour un accès complet aux spécifications SD. De nombreux ordinateurs portables incluent désormais des lecteurs de cartes SD non basés sur USB ; les pilotes de périphériques pour ceux-ci ont essentiellement un accès direct à la carte SD, tout comme les systèmes embarqués.

Le mode d'interface SPI -bus est le seul type qui ne nécessite pas de licence hôte pour accéder aux cartes SD.

Une carte SD défectueuse peut être réparée à l'aide d'un équipement spécialisé, à condition que la partie centrale, contenant le stockage flash, ne soit pas physiquement endommagée. Le contrôleur peut ainsi être contourné. Cela peut être plus difficile, voire impossible, dans le cas d'une carte monolithique, où le contrôleur réside sur la même matrice physique.