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SDカードは、SDアソシエーション（SDA）が開発した独自の不揮発性フラッシュメモリカードフォーマットです。SDカードには、フルサイズのSD、小型のminiSD（現在は廃止）、最小サイズのmicroSDの3つの物理的な形状があります。コンパクトな形状のため、SDカードはデジタルカメラ、ビデオカメラ、ビデオゲーム機、携帯電話、アクションカメラ、カメラドローンなど、さまざまな携帯型家電製品に広く採用されています。[ 1 ] [ 2 ]
このフォーマットは、1999年8月にサンディスク、パナソニック（当時は松下電器産業）、キオクシア（当時は東芝の一部）によってSecure Digitalとして発表されました。これは、 MultiMediaCard（MMC）フォーマットの後継として設計され、デジタル著作権管理（DRM）機能、より耐久性の高い筐体、機械式の書き込み保護スイッチなど、いくつかの改良が加えられました。これらの改良に加え、業界からの強力な支持もあり、広く普及しました。
ライセンスと知的財産権を管理するため、創設企業はSD-3C, LLCを設立した。2000年1月には、SD仕様の開発とフォーマットの普及を担当する非営利団体であるSD協会も設立した。[ 3 ] 2023年現在、SDAには約1000社の会員企業がある。協会は、公式規格への準拠を徹底し、製品の互換性を示すために、SD-3Cが所有する商標ロゴを使用している。[ 4 ]
1994年、サンディスクは、最初の成功したフラッシュメモリカードタイプの1つであるコンパクトフラッシュ（CF）フォーマットを発表しました。 [ 5 ] CFは、ミニチュアカードやスマートメディアなど、競合する初期のフォーマットのいくつかを凌駕しました。しかし、1990年代後半には、ソニーのメモリースティックやオリンパスと富士フイルムのxDピクチャーカードなどの独自フォーマットが急増し、メモリカード市場は細分化されました。[ 5 ]
これらの課題に対処するため、サンディスクは1996年にシーメンスとノキアと提携し、 MultiMediaCard （MMC）と呼ばれる切手サイズの新しいメモリーカードを開発した。技術的には革新的であったものの、MMCの普及は遅く、ノキアでさえモバイルデバイスへのサポートの統合に時間がかかった。[ 5 ]
1999年、サンディスクはパナソニック（当時は松下電器産業として知られていた）とキオクシア（当時は東芝の一部）から、MMCの後継となる第2世代の新しいフォーマットを開発するよう依頼された。[ 6 ]目標は、セキュリティ機能を統合し、より幅広い相互運用性を備えた、ポータブルで高性能なメモリカードを作成することだった。ソニー独自のメモリースティックに市場シェアを奪われることを懸念していた東芝とパナソニックは、この協力をオープンで業界が支持する標準を確立する機会と捉えた。[ 5 ] [ 7 ]
以前、スーパーデンシティディスク（DVDの前身）で共同開発を行っていたパナソニックと東芝は、そのスタイリッシュな「SD」ロゴをセキュアデジタル（SD）カードフォーマットに再利用した。[ 8 ] MP3プレーヤーの普及を見越して、両社は著作権侵害を懸念するコンテンツパブリッシャーを安心させるため、デジタル著作権管理（DRM）のサポートも提唱した。 [ 5 ] [ 9 ]採用されたDRMシステムであるコンテンツ保護記録メディア（CPRM）は、 IBMとインテルとの共同開発で既に確立されており、セキュアデジタルミュージックイニシアティブ（SDMI）規格に準拠していた。[ 10 ]フォーマットが業界で広く支持された要因としてよく挙げられるものの、CPRMは実際にはほとんど実装されなかった。[ 11 ] [ 12 ] SDカードには機械式の書き込み保護スイッチも搭載されており、初期のSDスロットはMMCカードとの下位互換性を維持していた。[ 13 ] 2000年代初頭、最初の商用SDカードが登場し、8 MBのストレージがリリースされ、その後すぐに大容量バージョンが続いた。[ 14 ] 2000年8月までに、64 MBカードは、約200 米ドル(2025 年換算で 374 ドル)で販売されていました。[ 15 ] SanDisk によると、東芝とパナソニックがカードと並行して互換性のあるデバイスを発売することに尽力したことが、消費者の採用を加速させました。[ 5 ]
標準化と相互運用性を支援するため、サンディスク、東芝、パナソニックは、2000年1月のコンシューマー・エレクトロニクス・ショー（CES）でSDアソシエーション（SDA）の設立を発表した。カリフォルニア州サンラモンに本部を置くSDAは、当初30の会員企業で構成されていたが、その後世界中で約800の組織を包含するまでに成長した。[ 16 ]
2003年3月のCeBITトレードショーで、SanDiskはminiSDカードフォーマットを発表し、デモンストレーションを行った。[ 17 ] SDアソシエーション（SDA）は同年後半に、主に携帯電話での使用を目的としたSDカード規格の小型フォームファクタ拡張としてminiSDを採用した。しかし、さらに小型のmicroSDカードの登場により、このフォーマットは2008年までにほぼ廃止された。[ 18 ]
microSDフォーマットは、2004年にCeBITでSanDiskによって発表され、当初はT-Flashという名前でしたが、後にTransFlashまたはTFにブランド名が変更されました。[ 19 ] [ 20 ] 2005年にSDAはmicroSDという正式名称でこのフォーマットを採用しましたが、TransFlashという名前はmicroSDカードの一般的な用語として現在も使用されています。[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]パッシブアダプタを使用すると、microSDカードを標準のSDカードスロットで使用でき、デバイス間の下位互換性が維持されます。
SDカードの記憶容量は、NANDフラッシュ製造技術とインターフェース速度の進歩により、2010年代を通じて着実に増加しました。2009年1月、SDAはSecure Digital eXtended Capacity（SDXC）フォーマットを導入し、最大で2 TBのストレージと最大転送速度300 MB/秒 。[ 24 ] SDXCカードはデフォルトでexFATファイルシステムでフォーマットされています。 [ 25 ]
最初のSDXCカードは2010年に登場し、初期モデルでは容量は32～64GB 、読み書き速度は毎秒数百メガビット。[ 26 ]デジタルカメラ、スマートフォン、カードリーダーがSDXCに対応することで、消費者の採用が加速した。
2011年までに、メーカーはSDXCカードを容量は64GBと128GB で、一部のモデルはUHSスピードクラス10以上に対応している。[ 27 ]その後数年間、容量のマイルストーンは定期的に達成された。 2013年には256GB、 2014年には512GB、 2019年には1TB、 2022年には2TB 。[ 28 ] [ 29 ]
2018年に発表されたセキュアデジタルウルトラ容量（SDUC）仕様は、最大容量を拡張し、128 TBと理論上の転送速度の向上985 MB/s 。[ 30 ] 2024年、Western Digitalは最初の4 TB SDUC カードは、2025年に商用リリースされる予定です。[ 31 ]
SDカードの容量規格には、標準容量（SDSC）、高容量（SDHC）、拡張容量（SDXC）、超大容量（SDUC）の4種類があります。これらの規格は、最大ストレージ容量を規定するだけでなく、カードのフォーマットに推奨されるファイルシステムも規定しています。[ 25 ] [ 32 ] [ 33 ]
オリジナルのセキュアデジタル（SD）カードは、MMCフォーマットの後継として1999年に登場しました。後に、より新しいバリアントと区別するために、 SDスタンダードキャパシティ（SDSC）という名称が付けられました。SDフォーマットはMMCと同じ電気インターフェースをベースにしていますが、使いやすさ、耐久性、パフォーマンスを向上させるためのいくつかの改良が加えられています。
SDSCカードは最大容量をサポートします 容量は2GBで、ファイルシステムはFAT12またはFAT16を使用します。これらはほとんどのSDカード対応デバイスと互換性がありますが、より大容量のフォーマットにほぼ取って代わられています。
物理的な違いにより、フルサイズのSDカードは、スリムなMMC専用スロットには収まりません。
SD High Capacity ( SDHC ) は、2006 年 1 月にリリースされた SD 仕様バージョン 2.0 で導入されました。[ 35 ]最大容量を拡張し、32 GBと比較して SDSCの2GB制限。 [ 25 ]
SDHCカードは、従来の標準容量SD（SDSC）カードと物理的には同一ですが、データの保存方法とアドレス指定方法が異なります。これには、カード固有データ（CSD）レジスタの再定義が含まれます（詳細は「ストレージ容量の計算」の項を参照）。さらに、SDHCカードは通常、 FAT32ファイルシステムでフォーマット済みです。
古いSDSCカードをサポートするには、SDHC互換デバイスが必要です。ただし、古いSDSCデバイスはファームウェアのアップデートなしではSDHCカードを認識しない場合があります。[ 36 ] Windows XPなどの古いオペレーティングシステムでは、SDHCカードにアクセスするためにパッチまたはサービスパックが必要です。[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]
SD拡張容量（SDXC）は、2009年1月にリリースされたSD仕様バージョン3.01で導入されました。[ 40 ]最大容量を拡張し、2 TBと比較してSDHCの容量制限は32GBです 。SDXCカードは、SDXC規格で要求されるexFATファイルシステムでフォーマットされます。 [ 41 ] [ 25 ] Windows Vista SP1以降とMac OS X 10.6.5以降はexFATをネイティブにサポートしていますが、BSDおよびLinuxディストリビューションでのサポートは、MicrosoftがexFAT仕様をリリースし、Linuxカーネル5.4にオープンソースドライバが含まれるまで限定的でした。[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]
SDXC カードは他のファイルシステム ( ext4、UFS、VFAT 、 NTFSなど)に再フォーマットすることができ、exFAT をサポートしていない古いデバイスやシステムとの互換性が向上する可能性があります。多くの SDHC 互換ホストは、SDXC カードを FAT32 に再フォーマットすれば使用できますが、完全な互換性は保証されません。[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]
SD Ultra Capacity ( SDUC ) は、2018 年 6 月にリリースされた SD 仕様バージョン 7.0 で導入されました。最大容量を拡張し、128 TBと比較してSDXCの2TB 制限。[ 49 ] SDXCカードと同様に、SDUCカードはデフォルトでexFATファイルシステムを使用します。
バスマークは、持続的なシーケンシャル読み取りおよび書き込み速度の観点から、デバイスのバスインターフェースと最小データ転送性能の両方を示します（カード性能を示すスピードクラス定格とは異なります）。これらは、写真やビデオなどの大きなファイルを扱う場合に最も重要であり、データは連続したブロックでアクセスされます。SD規格は、カードとホストデバイス間でデータを転送するために使用されるクロック周波数を上げることにより、時間の経過とともにバス速度性能を向上させてきました。バス速度に関係なく、カードは読み取りまたは書き込み操作の完了中に「ビジー」信号を送信する場合があります。より高速なバス規格に準拠すると、通常、この「ビジー」信号への依存度が減り、より効率的で連続的なデータ転送が可能になります。
SD仕様のバージョン1.00で導入されたオリジナルのSDバスインターフェースは、最大転送速度をサポートしていました。12.5 MB/秒 。このモードはデフォルト速度と呼ばれます。
仕様のバージョン1.10で、SDアソシエーションはハイスピードモードを導入し、最大転送速度を25 MB/秒 。この強化は、デジタルカメラなどのデバイスの性能要件の高まりに対応するために設計されました。[ 51 ]
超高速（UHS）バスインターフェースにより、SDHC、SDXC、SDUCカードでのデータ転送が高速化されます。[ 51 ] [ 52 ]
UHS対応カードには、SDロゴの横にローマ数字が記されており、UHS規格のバージョン、つまりサポートするバス速度を示しています。[ 51 ] [ 53 ]これらのカードは、以前のSDカードタイプよりも読み書き速度が大幅に高速化されているため、高解像度ビデオ、連写写真、その他のデータ集約型アプリケーションに最適です。
より高速な転送速度を実現するために、UHSカードとデバイスは特殊な電気信号とハードウェアインターフェースを使用します。UHS-Iカードは、 標準ではなく1.8V3.3 Vで 4 ビット転送モードを使用します。UHS-II および UHS-III では、2 列目のインターフェース ピンを導入して 2 レーンのデータ転送を追加し、低電圧差動信号(LVDS) を使用します。0.4 Vで速度を上げ、消費電力と電磁干渉(EMI) を低減します。[ 54 ] [ 50 ]
以下のUHS速度クラスが定義されています。
UHS-I インターフェースのサポートは、2010 年 5 月にリリースされた SD 仕様バージョン 3.01 で導入されました。このバージョンでは、いくつかの新しい転送モードが追加されました。SDR50は、100 MHzクロックとシングル データ レート シグナリングにより最大50 MB/s ; DDR50、ダブルデータレートモード 最大で両方のクロックエッジでデータを転送する50 MHz50 MB/s 、およびクロック速度を向上させるSDR104208 MHz、最大転送速度を実現104 MB/秒 。[ 40 ]
2018年、SanDiskはDDR200として非公式に知られる独自のモードを開発しました。これはダブルデータレートシグナリングと208 MHzクロックで最大読み取り速度を実現 追加のピンを必要とせずに170 MB/s 。書き込み速度は制限されたままです。104 MB/s 、SDR104と同様。これらの高速は通常、専用リーダーを介してカードからデータをオフロードする場合に使用されます。[ 55 ] [ 56 ] 2022年、SanDiskはDDR225を発表し、パフォーマンスをさらに向上させ、最大で200 MB/秒の 読み取りと書き込み速度は140 MB/s です 。どちらのモードも公式には SD 仕様の一部ではありませんが、他のいくつかのメーカーによって採用されています。[ 57 ] [ 58 ] 2024 年に SanDisk は、より高速な DDR275 を使用して 250/150 MB/s (R/W) を実現する 2TB microSD カードをリリースしました。同じ年に Silicon Motion は、さらに高速な DDR300 シグナリングをサポートする SM2709 カード コントローラを発表しました。これらの改善により、UHS-I は UHS-II とほぼ同じ速度になりました。
UHS-II インターフェースのサポートは、2011 年 1 月にリリースされた SD 仕様バージョン 4.0 で導入されました。これにより、FD156という 2 つの新しい転送モードが追加され、最大で156 MB/s 全二重通信、およびHD312により最大312 MB/s 半二重。これらの速度には LVDS 用のコネクタの 2 列目が必要で、フルサイズ カードでは合計 17 個、microSD カードでは 16 個になります。[ 51 ] [ 59 ]
各LVDSレーンは最大で156 MB/秒 。全二重モードでは、一方のレーンがデータの送信に、もう一方のレーンが受信に使用されます。半二重モードでは、両方のレーンが同じ方向に動作します。
カメラへの初期採用は2014年頃から始まったものの、インターフェースによって提供される高速化を必要とするアプリケーションが少なかったため、より広範な導入にはさらに数年を要した。[ 60 ] 2025年現在UHS-IIカードに対応しているカメラは約100機種のみで、そのほとんどがハイエンドモデルである。[ 61 ]
UHS-III インターフェースのサポートは、2017 年 2 月にリリースされた SD 仕様バージョン 6.0 で導入されました。これにより、FD312という 2 つの新しい全二重転送モードが追加され、最大で312 MB/s 、FD624、それを倍にして624 MB/秒 。[ 62 ] UHS-IIIは下位互換性のためにUHS-IIと同じ物理インターフェースとピン配置を維持しています。[ 63 ]しかし、2025年現在UHS-IIIは普及が限定的で、広く実装される可能性は低い。SDAは代わりに、さらに高速な転送速度を提供するが、UHS-Iの速度との下位互換性を制限するSD Expressを優先している。[ 64 ]
SD Expressは、2018年6月にリリースされたSD仕様バージョン7.0で導入されました。単一のPCI Express 3.0（PCIe）レーンを組み込み、NVM Express（NVMe）ストレージプロトコルをサポートすることで、SD Expressは最大で全二重転送速度を実現します。985 MB/s。SD Express カードはダイレクト メモリ アクセス(DMA) をサポートしており、パフォーマンスを向上させることができますが、セキュリティ研究者は、カードが侵害されたり悪意のある場合、攻撃対象領域が拡大する可能性があると警告しています。 [ 65 ]互換性のあるカードは PCIe と NVMe の両方をサポートし、SDHC、SDXC、または SDUC としてフォーマットできます。下位互換性のために、SD Express カードは高速および UHS-I バス インターフェイスもサポートする必要があります。ただし、PCIe インターフェイスは、以前 UHS-II および UHS-III で使用されていたピンの 2 列目を再利用するため、古いデバイスとの互換性は UHS-I の速度に制限されます。仕様では、将来の使用のために 2 つの追加ピンのスペースも確保されています。[ 66 ]
2019年2月、SDアソシエーションはmicroSD Expressを発表し、互換性のあるカードやデバイスをユーザーが識別できるように、視覚的なマークを更新しました。[ 67 ] [ 68 ]
2020年5月にリリースされたSD仕様バージョン8.0では、インターフェースが拡張され、PCIe 4.0をサポートするようになり、電気接点の3列目を追加して合計26個にすることで、フルサイズカードのデュアルレーン構成が導入されました。これにより、理論上の最大転送速度が上昇し、 デュアルレーンPCIe 4.0を使用した場合、3938 MB/s 。 [ 69 ]スペースの制約により、microSDフォームファクタは3列目の接点を収容できず、単一のPCIeレーンに制限されたままです。
普及は徐々に進んできた。2024年2月、サムスンは最初のmicroSD Expressカードのサンプル出荷を開始したが、市販品は限られていた。[ 70 ] 2025年4月、任天堂がSwitch 2はmicroSD Expressカードのみをサポートし、UHS-Iカードのサポートは以前のモデルからのメディア転送に限定されると発表したことで、関心が高まった。[ 71 ]
2025年6月現在 シングルレーンのPCIe 3.1 SD Expressカードのみが市販されており、PCIe 4.0やデュアルレーンのカードは一般販売されていません。[ 60 ]
スピードクラスの評価は、 SDカードの最小データ転送性能（デバイス性能を示すバス速度評価とは対照的に）を、持続的なシーケンシャル書き込み性能の観点から示すために導入されました。この性能は、特にビデオ録画などのタスクで、フレーム落ちを避けるために一貫したスループットが必要となる場合、大きなファイルを転送する際に重要です。[ 53 ]
速度クラスが重複する場合、メーカーは異なるホストデバイスや規格との互換性を示すために、同じカード上に複数のシンボルを表示することがよくあります。
元の速度クラス定格（クラス 2、4、6、10）は、それぞれ 2、4、6、10 の最小持続書き込み速度を規定しています。それぞれ10 MB/s です。クラス 10 カードは、断片化されていないファイルシステムを想定し、高速バス モードを使用します。[ 40 ]これらは、「C」で囲まれた数字で表されます (例: C2、C4、C6、C10)。
超高速 (UHS) スピードクラス定格 (U1 および U3) は、持続的な最小書き込み速度を規定しています。それぞれ10MB/秒と30MB /秒 です。これらのクラスは「U」の中に数字で表され、4Kビデオ録画などの高帯域幅タスク向けに設計されています。[ 73 ]
ビデオ速度クラスの定格（V6、V10、V30、V60、V90）は、持続的な最小書き込み速度を規定しています。それぞれ6、10、30、60、90 MB/s です。[ 74 ] [ 53 ] [ 75 ] [ 76 ]これらのクラスは、様式化された「V」の後に数字が続く形で表され、4K や8Kなどの高解像度フォーマットをサポートし、マルチレベルセルNAND フラッシュメモリの性能特性に合わせるために導入されました。 [ 77 ] [ 78 ]
SD Expressの速度クラス定格（E150、E300、E450、E600）は、持続的な最小書き込み速度を規定しています。それぞれ150、300、450、600 MB/s です。[ 79 ]これらのクラスは、丸みを帯びた長方形で囲まれた、様式化された「E」の後に続く数字で表されます。これらは、大規模なビデオ処理、リアルタイム分析、ソフトウェア実行などのデータ集約型アプリケーション向けに設計されています。[ 79 ]
当初、一部のメーカーは標準CD-ROMドライブの速度に基づいて「×」評価システムを使用していた（150 kB/s または1.23 Mbit/s）でしたが、このアプローチは一貫性がなく、不明瞭な場合が多かったため、後に保証された最小書き込み速度を指定する標準化されたスピードクラスシステムに置き換えられました。[ 40 ] [ 75 ] [ 80 ] [ 81 ]
スピードクラスの定格は最低限の書き込み性能を保証するものですが、実際の速度を完全に表すものではありません。実際の速度は、ファイルの断片化、フラッシュメモリ管理による書き込み増幅、ソフトエラー訂正のためのコントローラの再試行動作、シーケンシャル書き込みパターンとランダム書き込みパターンなどの要因によって変動する可能性があります。
場合によっては、同じ速度クラスのカードでもパフォーマンスが大きく異なることがあります。たとえば、ランダムな小ファイル書き込み速度は、シーケンシャルパフォーマンスよりも大幅に低くなることがあります。2012年の調査では、一部のクラス2カードがランダム書き込みでクラス10カードを上回ることがわかりました。[ 82 ] 2014年の別のテストでは、カード間で小書き込みパフォーマンスに300倍の差があり、特定のユースケースではクラス4カードが上位クラスのカードを上回ることが報告されています。[ 83 ]
アプリケーションパフォーマンスクラスの評価は、写真、ビデオ、音楽、ドキュメントの保存といった一般的なタスクに加え、アプリケーションを確実に実行および保存できるSDカードを識別するために、2016年に導入されました。
以前のSDカードの速度評価は、大きなファイルを転送する際に重要なシーケンシャル読み取りおよび書き込み性能に重点を置いていました。しかし、アプリやオペレーティングシステムを実行すると、ランダムアクセスと呼ばれるパターンで多数の小さなファイルに頻繁にアクセスする必要があり、ストレージに異なる要求が生じます。[ 85 ]アプリケーションパフォーマンスクラスが導入される前は、ランダムアクセス性能はカードによって大きく異なり、一部のユースケースでは制限要因となっていました。[ 82 ] [ 83 ] [ 86 ]
SD カードがアプリの保存やシステム起動ボリュームとして広く使われるようになるにつれ（特にモバイルデバイス、シングルボードコンピュータ、組み込みシステムにおいて）、新しいパフォーマンス指標が必要になった。[ 85 ]この必要性は、SD カードをスマートフォンやタブレットの内部（取り外し不可）ストレージとして機能させる Android のアダプタブルストレージ機能によってさらに切実なものとなった。[ 87 ]
これに対処するため、SD アソシエーションはアプリケーション パフォーマンス クラスを導入しました。最初のクラスである A1 は、SD 仕様 5.1 (2016 年 11 月リリース) で定義されており、読み取りには毎秒 1,500 IOPS、書き込みには毎秒 500 IOPS の入出力操作を必要とします。4 kBブロック。仕様 6.0 (2017 年 2 月にリリース) で定義されている上位の A2 クラスでは、しきい値が読み取り 4,000 IOPS と書き込み 2,000 IOPS に引き上げられています。ただし、これらの速度を実現するには、ホスト デバイスがコマンド キューイングと書き込みキャッシュをサポートしている必要があります。これらの機能により、カードは複数の同時タスクの実行を最適化し、データを一時的に保存できます。[ 88 ]適切にサポートされていない場合、パフォーマンスは A1 レベルに低下します。A1 カードと A2 カードの両方で、最小シーケンシャル書き込み速度も維持する必要があります。10 MB/秒 、速度クラスC10、U1、V10に相当。[ 89 ]
ホストデバイスは、SDカードを読み取り専用にする（後続の情報書き込みコマンドを拒否する）ようにコマンドできます。これを実現するホストコマンドには、可逆コマンドと不可逆コマンドの両方があります。[ 90 ] [ 91 ]
ほとんどのフルサイズSDカードには、機械式の書き込み保護スイッチがあります。これは、左側（上から見た場合、面取りされた角が右側）の切り欠きの上にスライドするタブで、デバイスにカードを読み取り専用として扱うように指示します。タブを上にスライドさせる（接点に向かってスライドさせる）とカードは読み書き可能になり、下にスライドさせると読み取り専用になります。ただし、スイッチの位置はカードの内部回路では検出されません。[ 92 ]そのため、一部のデバイスはこれを無視しますが、他のデバイスはオーバーライドを許可します。[ 93 ]
miniSDカードとmicroSDカードには切り欠きがありませんが、切り欠き付きのアダプターを使用すれば利用可能です。切り欠きのないカードは常に書き込み可能ですが、あらかじめコンテンツが書き込まれたカードには切り欠きはありますが、スライド式のタブはありません。
ホストデバイスは、通常ユーザーが指定した最大 16 バイトのパスワードを使用して SD カードをロックできます。[ 94 ]ロックされたカードは、データの読み書きコマンドを拒否する点を除いて、ホストデバイスと通常どおりやり取りします。ロックされたカードは、同じパスワードを入力することによってのみロックを解除できます。ホストデバイスは、古いパスワードを入力した後、新しいパスワードを指定したり、ロックを無効にしたりできます。パスワードがない場合 (通常、ユーザーがパスワードを忘れた場合)、ホストデバイスはカードに、カード上のすべてのデータを消去して再利用するように指示できます (DRM で保護されたカードデータを除く)が、既存のデータにアクセスする方法はありません。[ 95 ]
Windows Phone 7デバイスは、電話メーカーまたはモバイル プロバイダのみがアクセスできるように設計された SD カードを使用します。バッテリー コンパートメントの下に挿入された SD カードは、「自動生成されたキーで電話にロック」されるため、「他の電話、デバイス、または PC で SD カードを読み取ることはできません」。[ 96 ]ただし、 Symbianデバイスは、ロックされた SD カードに対して必要な低レベルのフォーマット操作を実行できる数少ないデバイスです。そのため、Nokia N8などのデバイスを使用してカードを再フォーマットし、他のデバイスで後で使用することが可能です。[ 97 ]
スマートSDメモリカードは、内部に「セキュアエレメント」を備えたmicroSDカードであり、 SDバスを介して、例えば内部セキュアエレメント上で実行されているJavaCardアプレットにISO 7816アプリケーションプロトコルデータユニットコマンドを転送することができます。[ 98 ]
セキュアエレメントを備えたmicroSDメモリーカードの初期バージョンのいくつかは、近距離無線通信（NFC）とモバイル決済のパイオニアであるDeviceFidelity, Inc.によって2009年に開発されました[ 99 ] [ 100 ]。In2PayとCredenSE製品が導入され、後に商用化され、2010年にVisaによってモバイル非接触取引用に認証されました[ 101 ] 。DeviceFidelityはまた、iCaisseを使用してApple iPhoneでIn2Pay microSDが動作するように適応し、2010年にAppleデバイスで最初のNFC取引とモバイル決済を先駆けて行いました[ 102 ] [ 103 ] [ 104 ]。
スマートSDカードのさまざまな実装が、決済アプリケーションや安全な認証のために行われてきました。[ 105 ] [ 106 ] 2012年、Good TechnologyはDeviceFidelityと提携し、モバイルIDとアクセス制御にセキュアエレメントを備えたmicroSDカードを使用しました。[ 107 ]
セキュアエレメントとNFC（近距離無線通信）をサポートするmicroSDカードはモバイル決済に使用され、世界中の主要銀行（バンク・オブ・アメリカ、USバンク、ウェルズ・ファーゴなど）が立ち上げた消費者向けモバイルウォレットやモバイルバンキングソリューションにも使用されています[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]。また、 2012年に初めて立ち上げられたmonetoなどの革新的な消費者向けネオバンクプログラムの一部となっているものもあります[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]。
セキュアエレメントを備えたmicroSDカードは、モバイルデバイスでの安全な音声暗号化にも使用されており、これにより、個人間の音声通信において最高レベルのセキュリティが実現されています。[ 115 ]このようなソリューションは、諜報機関やセキュリティ分野で広く使用されています。
2011年、HID Globalはアリゾナ州立大学と提携し、DeviceFidelity, Inc.が提供するセキュアエレメントとMiFareテクノロジーを備えたmicroSDを使用した学生向けキャンパスアクセスソリューションを開始しました。[ 116 ] [ 117 ]これは、電子アクセスキーを必要とせずに通常の携帯電話を使用してドアを開けることができるようになった最初の事例でした。
ベンダー各社は、様々なベンダー固有の機能を通じて、市場における自社製品の差別化を図ってきた。
SDIO (Secure Digital Input Output) は、データストレージに加えて入出力(I/O) デバイスをサポートする SD 仕様の拡張です。 [ 122 ] SDIO カードは物理的にも電気的にも標準 SD カードと同一ですが、I/O 機能を使用するには、適切なドライバを備えた互換性のあるホスト デバイスが必要です。一般的な例としては、 GPS、 Wi-Fi、カメラ、バーコード リーダー、モデム用のアダプタがありました。 [ 123 ]実際には、これらの I/O デバイスで以前使用されていた SPI バスの代わりに、より高速な (より広い) SD バスが使用されます。SDIO は広く採用されませんでした。
仕様の新しいバージョンに準拠したホストデバイスは下位互換性を提供し、古いSDカードも受け入れます。[ 36 ]例えば、SDXCホストデバイスは以前のすべてのSDメモリーカードファミリーを受け入れ、SDHCホストデバイスも標準SDカードを受け入れます。
古いホストデバイスは一般的に新しいカードフォーマットをサポートしておらず、カードで使用されるバスインターフェースをサポートしている場合でも、[ 32 ]いくつかの要因が発生します。
コンパクトなサイズのため、Secure Digital カードは多くの民生用電子機器で使用されており、数ギガバイトのデータを小さなサイズで保存する一般的な手段となっています。デジタルカメラ、ビデオカメラ、ゲーム機など、ユーザーがカードを頻繁に取り外したり交換したりする機器では、フルサイズのカードが使用される傾向があります。携帯電話、アクションカメラ、カメラドローンなど、小型であることが最優先される機器では、microSD カードが使用される傾向があります。[ 1 ] [ 2 ]
microSDカードは、特に写真、ビデオ、音楽、ドキュメント、その他のアクセス頻度の低いファイルのストレージを拡張するために、携帯電話で広く使用されています。[ 124 ]
2015年までに、 AndroidスマートフォンではmicroSDカードのサポートが一般的になっていました。[ 125 ]しかし、2025年までに、特にハイエンドモデルではサポートが減少しました。この変化は、microSDよりも高速で安価で大容量の内部ストレージ、偽造カードに関連するユーザーエクスペリエンスへの懸念、クラウドストレージサービスの可用性、速度、セキュリティの向上に起因するとされています。[ 126 ] [ 127 ]
対照的に、AppleはiPhoneにmicroSDカードスロットを搭載せず、内蔵フラッシュストレージとクラウドベースのサービスに頼ってきた。[ 128 ]
2023年現在SDカードはデジタルカメラで最も広く使われているストレージ形式です。[ 129 ]
多くのパーソナルコンピュータは、内蔵スロットを使用してSDカードを補助記憶装置として搭載したり、USBアダプタを介してSDカードを搭載したりできますが、SDカードのどの種類もATAシグナリングをサポートしていないため、オンボードATAコントローラを介してSDカードをプライマリハードディスクとして使用することはできません。プライマリハードディスクとして使用するには、別のSDホストコントローラ[ 130 ]とSDカードからのブートをサポートするファームウェア（これは新しいシステムやタブレットPC、またはSD-to- CompactFlash [ c ]コンバータで一般的です）が必要です。ただし、USBインターフェースからのブートストラップをサポートするコンピュータでは、ブートストラップが完了した後にUSBアクセスをサポートするオペレーティングシステムが含まれている場合、USBアダプタ内のSDカードをブートディスクにすることができます。[ d ]
ノートパソコンやタブレット端末では、内蔵のメモリーカードリーダーに挿入するメモリーカードは、USBフラッシュドライブに比べて人間工学的に優れています。USBフラッシュドライブは本体から突き出ているため、持ち運びの際にぶつけないように注意する必要があり、USBポートを損傷する恐れがあるからです。メモリーカードは形状が統一されており、コンピューターの専用カードスロットに挿入してもUSBポートを占有しません。
2009年後半以降、SDカードリーダーを搭載した新しいAppleコンピュータは、Mac OS拡張ファイル形式に適切にフォーマットされ、デフォルトのパーティションテーブルがGUIDパーティションテーブルに設定されている場合、SDストレージデバイスからmacOSを起動できるようになりました。[ 43 ]
SD カードは、 Atari 8 ビット コンピュータなどのビンテージ コンピュータの所有者の間で使用頻度と人気が高まっています。たとえば、SIO2SD ( SIOは外部デバイスを接続するための Atari ポートです) が現在使用されています。8 ビット Atari 用のソフトウェアは、ディスクサイズが 4～8 GB 未満の SD カード 1 枚に含まれる場合があります (2019 年)。[ 131 ]
最新のマイクロコントローラの中には、より高速な独自の4ビットSDバスモードを使用するSDIOハードウェアを統合しているものもありますが、最新のマイクロコントローラのほぼすべてには、少なくとも、より低速な1ビットSPIバスモードで動作するSDカードとインターフェースできるSPIユニットが搭載されています。そうでない場合は、ビットバンギングによってSPIをエミュレートすることもできます（たとえば、Linksys WRT54G-TMルーターに半田付けされ、 DD-WRTのLinuxカーネルを使用してGPIOピンに配線されたSDカードスロットは、1.6 Mb/s。[ 132 ]
人気のRaspberry Piシリーズの小型シングルボードコンピュータは、当初はメインストレージとしてフルサイズのSDカードを使用していたが、新しいバージョンではmicroSDに切り替えた。[ 133 ] [ 134 ]
産業用SDカードには、一般的な商用SDカードとは別の種類があり、産業用組み込みシステムでよく使用されます。これらは一般的に、耐久性（データ耐久性と一定量使用後の性能保証の両方を含む）、信頼性、および使用可能な温度範囲に関してより強力な保証を提供します。また、多くはSMART機能も備えています。[ 135 ]
2008年、SDAは組み込みSDを規定し、「よく知られたSD規格を活用する」ことで、プリント基板上に取り外し不可能なSDスタイルのデバイスを実現した。[ 136 ]しかし、この規格は市場に採用されず、MMC規格が組み込みシステムの事実上の標準となった。SanDiskはiNANDブランドでこのような組み込みメモリコンポーネントを提供している。[ 137 ]
さらに最近（2020年）、microSDの8ピンインターフェースは、標準的なLGA8またはWSON8パッケージの表面実装（はんだ付け）集積回路チップとしてプリント基板上で使用できるように改良され、サイズは8mm × 6mm × 1mm （5/16インチ× 15 / 64インチ× 3 / 64インチ）です。このようなチップは、 SD NAND。microSDインターフェースは、より確立されたNANDフォーマットと比較していくつかの利点があります。ピンの数が少ないため、接続のルーティングが容易になります（eMMCやraw NANDとは異なります）。また、カード自体がウェアレベリングなどの詳細を処理します（raw NANDとは異なります）。 [ 138 ]これらは、SPI NANDまたはSPI Flashユニット（同様のパッケージで提供されていましたが、SPIバスのみをサポートしていました）に、SDバス（1ビットおよび4ビット）機能とSDコマンドセットのサポートを追加したものと考えることもできます。
録音済みのmicroSDカードは、 SanDiskのslotMusicおよびslotRadio、Astell & KernのMQSといったブランド名で音楽を商品化するために使用されてきた。
市場には、容量が偽って表示されたり、表示よりも動作が遅い偽造または誤ったラベルのSecure Digitalカードがよく出回っています。[ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]偽造品をチェックして検出するソフトウェアツールが存在し、[ 142 ] [ 143 ] [ 144 ]場合によっては、これらのデバイスを修理して偽の容量情報を削除し、実際のストレージ制限を使用することも可能です。[ 145 ]
偽造カードの検出は通常、SDカードの容量がいっぱいになるまでランダムなデータを含むファイルをコピーし、その後、元のカードにコピーし直すという手順で行われます。コピーし直されたファイルは、チェックサム（MD5など）を比較するか、圧縮を試みることでテストできます。後者の方法は、偽造カードではユーザーがファイルを読み戻せるため、読み戻されたファイルは圧縮しやすい均一なデータ（例えば、0xFFの繰り返し）で構成されるという事実を利用します。
SDカードの規格では、3種類の物理サイズが規定されています。SDおよびSDHCシリーズは3種類すべてのサイズで利用可能ですが、SDXCおよびSDUCシリーズはミニサイズでは利用できず、SDIOシリーズはマイクロサイズでは利用できません。小型のカードは、パッシブアダプタを使用することで、大型のスロットでも使用できます。
マイクロフォームファクターは、SDカードの最小フォーマットです。[ 146 ]
カードは、以下のバスタイプと転送モードのさまざまな組み合わせをサポートする場合があります。次項で説明するように、SPIバスモードと1ビットSDバスモードは、すべてのSDファミリーで必須です。ホストデバイスとSDカードがバスインターフェースモードをネゴシエートすると、番号付きピンの使用方法はすべてのカードサイズで同じになります。
物理インターフェースは9ピンで構成されていますが、miniSDカードは中央に接続されていない2つのピンを追加し、microSDカードは2つのV SS（グランド）ピンのうち1つを省略しています。[ 147 ]
注：
SDカードとホストデバイスは、最初は同期1ビットインターフェースを介して通信します。ホストデバイスは、SDカードとの間で1ビットずつストローブするクロック信号を提供します。ホストデバイスは、48ビットのコマンドを送信し、応答を受信します。カードは応答が遅れることを通知できますが、ホストデバイスは対話を中止できます。[ 40 ]
ホストデバイスは、さまざまなコマンドを発行することで、次のことができます。[ 40 ]
コマンドインターフェースは、MultiMediaCard（MMC）インターフェースの拡張機能です。SDカードはMMCプロトコルの一部のコマンドのサポートを終了しましたが、コピープロテクション関連のコマンドを追加しました。ホストデバイスは、挿入されたカードの種類を判別するまで両方の規格でサポートされているコマンドのみを使用することで、SDカードとMMCカードの両方に対応できます。
すべてのSDカードファミリーは、最初は3.3 V電気インターフェース。コマンドにより、SDHC および SDXC カードは切り替えることができます。1.8V 動作。[ 40 ]
電源投入時またはカード挿入時に、ピン1の電圧によってシリアルペリフェラルインターフェース（SPI）バスまたはSDバスのいずれかが選択されます。SDバスは1ビットモードで起動しますが、SDカードが4ビットモードをサポートしている場合は、ホストデバイスが4ビットモードへの切り替えコマンドを発行できます。さまざまなカードタイプにおいて、4ビットSDバスのサポートはオプションまたは必須です。[ 40 ]
SD カードが対応していることを確認した後、ホスト デバイスは SD カードに転送速度を上げるように指示することもできます。カードの機能が確認できるまでは、ホスト デバイスは 400 kHz を超えるクロック速度を使用しないでください。SDIO 以外の SD カード (下記参照) の「デフォルト速度」クロック レートは 25 MHz です。ホスト デバイスは、カードがサポートする最大クロック速度を使用する必要はありません。電力消費を抑えるために、最大クロック速度よりも低い速度で動作しても構いません。[ 40 ]コマンドの合間に、ホスト デバイスはクロックを完全に停止できます。
ほとんどのSDカードは、1つ以上のMBRパーティションでフォーマット済みで出荷され、最初のパーティションまたは唯一のパーティションにはファイルシステムが含まれています。これにより、SDカードはパーソナルコンピュータのハードディスクのように動作します。SDカードの仕様によると、SDカードはMBRと以下のファイルシステムでフォーマットされます。
SDカードを使用するほとんどの民生用製品は、カードがこのようにパーティション分割され、フォーマットされていることを前提としています。FAT12、FAT16、FAT16B、FAT32への普遍的なサポートにより、互換性のあるSDカードリーダーを備えたほとんどのホストコンピュータでSDSCおよびSDHCカードを使用でき、階層型ディレクトリツリーに名前付きファイルを配置するという、使い慣れた方法をユーザーに提供します。
このような SD カードでは、Mac OS X のディスク ユーティリティや Windows のCHKDSKなどの標準的なユーティリティ プログラムを使用して、破損したファイルシステムを修復し、場合によっては削除されたファイルを復元できます。このようなカードでは、FAT ファイルシステム用のデフラグツールを使用できます。結果としてファイルの統合により、ファイルの読み書きに必要な時間がわずかに改善される可能性がありますが[ 149 ]、ハード ドライブのデフラグほどの改善はありません。ハード ドライブでは、ファイルを複数の断片に保存するために、ドライブ ヘッドの物理的かつ比較的遅い移動が追加で必要になります[ 150 ] 。さらに、デフラグは SD カードへの書き込みを実行し、カードの定格寿命に影響します。物理メモリの書き込み耐久性については、フラッシュ メモリに関する記事で説明されています。カードのストレージ容量を増やすための新しいテクノロジーは、書き込み耐久性を低下させます。
容量が少なくとも32 MB (65,536 論理セクター以上)、ただしそれ以下2 GB FAT16B、パーティションタイプ06h、EBPB 4.1 [ 148 ]が、カードが消費者向けデバイス用である場合に推奨されます。(FAT16B は、4 GBカードですが、64 KBクラスターは広くサポートされていません。）FAT16B は、それ以上のカードをサポートしていません。 合計で4GB。
SDXC仕様では、Microsoft独自の exFATファイルシステムの使用が義務付けられており、場合によっては適切なドライバ（ Linux上のexfat-utils/などexfat-fuse）が必要になります。[ 151 ]
SD カードを別のファイルシステムで再フォーマットしたり、同じファイルシステムで再フォーマットしたりすると、カードの速度が低下したり、寿命が短くなったりする可能性があります。一部のカードはウェア レベリングを使用しており、頻繁に変更されるブロックは異なるタイミングでメモリの異なる部分にマッピングされます。また、一部のウェア レベリング アルゴリズムは、FAT12、FAT16、または FAT32 に典型的なアクセス パターンに合わせて設計されています。[ 152 ]さらに、フォーマット済みのファイルシステムは、カード上の物理メモリの消去領域に一致するクラスタ サイズを使用している場合があります。再フォーマットするとクラスタ サイズが変更され、書き込み効率が低下する可能性があります。SD アソシエーションは、これらの問題を Windows および Mac OS X 用に無料でダウンロードできる SD フォーマッタ ソフトウェアを提供しています。[ 153 ]
SD/SDHC/SDXCメモリーカードには、SD規格のセキュリティ機能のための「保護領域」がカード上に存在します。標準フォーマッタもSDアソシエーションのフォーマッタも、この領域を消去することはできません。SDアソシエーションは、SDセキュリティ機能を使用するデバイスまたはソフトウェアであれば、この領域をフォーマットできると示唆しています。[ 153 ]
SDカードの消費電力は、速度モード、メーカー、モデルによって異なります。[ 154 ]転送中は、以下の範囲になる可能性があります。66～330 mW ( 供給電圧で20～100mA3.3 V）。TwinMOS Technologiesの仕様では最大149 mW (転送中は45mA を消費します。東芝は、264～330 mW (80～100 mA）。[ 155 ]待機電流はそれよりはるかに低く、 2006年製のmicroSDカード1枚あたり0.2mA 。[ 156 ]
最新のUHS-IIカードは最大で ホストデバイスがバス速度モードSDR104またはUHS-IIをサポートしている場合、 2.88W。UHS -IIホストの場合の最小消費電力は720mW 。
すべてのSDカードは、ホストデバイスがカードに保存できる情報量を決定できるように設計されており、各SDファミリーの仕様によって、ホストデバイスは準拠カードが報告する最大容量を保証することができる。
2006年6月にバージョン2.0（SDHC）仕様が完成するまでに、ベンダーはすでに2GB と4 GB SD カードは、バージョン 1.01 で指定されているとおり、またはバージョン 1.00 を工夫して読み取ったものです。結果として作成されたカードは、一部のホスト デバイスで正しく動作しません。[ 157 ] [ 158 ]
SDバージョン1.00を前提とするブロックあたり512 バイト。これにより、SDSCカードは最大で1GB 。
バージョン1.01では、SDSCカードが4ビットフィールドを使用して、代わりにブロックあたり1024 バイトまたは 2048 バイト。[ 40 ] : 41,98これを行うことで、カードが有効になりました。 容量2GB。[ e ]
カード固有データ（CSD）レジスタのフォーマットは、バージョン1（SDSC）とバージョン2.0（SDHCおよびSDXCを定義）の間で変更されました。
SD仕様のバージョン1では、最大容量は2 GBは CSD のフィールドを組み合わせることによって計算されます。[ e ]
後のバージョンでは（セクション 4.3.2 で）2 GB SDSC カードは、READ_BL_LEN (および WRITE_BL_LEN) を次のように設定します。1024 バイトなので、計算[ e ]はカードの容量を正しく報告しますが、一貫性を保つために、ホストデバイスは（CMD16で）1024バイトを超えるブロック長を要求してはなりません。512 バイト。[ 40 ] : 29
バージョン2.0のSDHCカードの定義では、CSDのC_SIZE部分は22ビットで、メモリサイズを1の倍数で示します。512 KB（C_SIZE_MULT フィールドは削除され、READ_BL_LEN は容量の計算に使用されなくなりました）。SCR レジスタはカード ファミリを識別します。SD_SPEC = 2 は SDHC または SDXC のいずれかを選択します。SD_SPEC3 = 1 は SDXC を選択します。これらの再定義により、古いホスト デバイスは SDHC または SDXC カードとその正しい容量を正しく識別しません。[ 40 ] : 107
ユーザーデータ領域の容量は、C_SIZEから次のように計算されます。[ 40 ]： 104
メモリ容量 = (C_SIZE + 1) × SDHCカードの最小ユーザー領域サイズは512KBで、 4,211,712セクターです（2GB 以上8.5 MB）。CSD バージョン 2.0 の SDHC の C_SIZE の最小値は 001010h (4112) です。SDHC カードの最大ユーザー領域サイズは (32 GB −80 MB ) CSD バージョン 2.0 の SDHC の C_SIZE の最大値は 00FF5Fh (65375) です。SDXC カードの最小ユーザー領域サイズは 67,108,864 セクターです (32GB ）。
CSDバージョン2.0におけるSDXCのC_SIZEの最小値は00FFFFh（65535）です。
フラッシュストレージを含む中間部分が物理的に損傷していない限り、故障したSDカードは専用の機器を使用して修理できます。このようにしてコントローラを回避できます。コントローラが同じ物理ダイ上に存在するモノリシックカードの場合は、これはより困難、あるいは不可能になる場合があります。[ 159 ] [ 160 ]
小型のSDカードを大型のSDカードスロットで使用できるようにするための、様々なパッシブアダプタが市販されています。
SDフォーマットは1999年8月に導入されました。[ 7 ]ほとんどのメモリーカードフォーマットと同様に、SDは特許と商標で保護されています。SDIOデバイスを除き、SDカードとホストアダプタの製造と販売にはロイヤリティが適用されます。2025年現在、SDアソシエーション（SDA）は、一般会員に年間2,500米ドル、エグゼクティブ会員に年間4,500米ドルの会費を課しています。 [ 161 ]
SD仕様の初期バージョンは、機密保持契約（NDA）の下でのみ入手可能であり、オープンソースドライバの開発が制限されていました。これらの制限にもかかわらず、開発者はインターフェースをリバースエンジニアリングし、デジタル著作権管理（DRM）を使用しないSDカード用のフリーソフトウェアドライバを作成しました。[ 162 ]
2006年、SDAはより制限の少ないライセンスの下で「簡略化された仕様」の公開を開始しました。これには物理層、SDIO、および特定の拡張機能のドキュメントが含まれており、NDAや有料会員を必要とせずに、より広範な実装が可能になります。[ 163 ] [ 164 ]
スピード クラスは無関係とみなされる: 当社のベンチマークでは、SD カードの「スピード クラス」の表示が必ずしもアプリケーションのパフォーマンスを示すものではないことが明らかになりました。クラス評価はシーケンシャル パフォーマンスを目的としたものですが、上位グレードの SD カードが全体的に下位グレードのものよりもパフォーマンスが劣るケースがいくつか見つかりました。
4k スモール ブロックのパフォーマンスのばらつきは、最速のカードと最遅のカードの間で約 300 倍の差が見られました。残念なことに、テストされたカードの多くはこの指標で平凡から劣悪な性能であり、これが SD カードから実行される Linux のアップデートに非常に時間がかかる理由を説明できるかもしれません。
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