存儲卡是用于手機、數碼相機、筆記本電腦、MP3和其他數碼產品上的獨立存儲介質，一般是卡片的形態，故統稱為“存儲卡”，又稱為“數碼存儲卡”“數字存儲卡”等。存儲卡具有體積小巧、攜帶方便、使用簡單的優點。此外，由于大多數存儲卡都具有良好的兼容性，便于在不同的數碼產品之間交換數據。隨著數碼產品的不斷發展，存儲卡的存儲容量不斷得到提升，應用也快速普及。
1994年閃迪公司推出了CF存儲卡，其作為一種便攜固態產品，一經推出便得到廣泛應用。1995年東芝發布了SM存儲卡，但由于控制電路需要集成在數碼產品中，使其使用越來越少。1997年由西門子股份公司和SanDisk公司共同推出的MMC存儲卡，主要針對數碼影像設備、手機等便攜式設備。1999年由日本松下電器、東芝及SanDisk共同開發研制了SD存儲卡，由于其容量大、速率高等特點被廣泛使用，在此基礎上還演化出了Mini SD存儲卡和Micro SD卡，以便于其不同的使用場景。2000年，隨著SD協會的成立，存儲卡的發展有了統一的標準，自此存儲卡走上了高速發展的時代。截止2022年底，存儲卡讀寫速率已達到百兆每秒的水平。
存儲卡被廣泛應用于數碼相機、手機、便攜式電腦及各種工業設備中，由于數碼視頻的發展，存儲卡也隨之發展出了能適應4K/8K視頻的V60/V90的存儲卡。但在手機中，存儲卡已逐漸消失，其主要原因在于存儲卡已無法適應5G時代的下載讀寫速率。而在工業領域，戶外場景以及小型設備中，存儲卡則越來越專業以適應各種場景，其依然是存儲數據的不二之選。
發展歷程
初代存儲卡
1994年由閃迪公司最先推出了Compact Flash （CF）存儲卡，其尺寸為43mm×36mm×3.3mm，重量只有14g。最初的CF存儲卡采用Flash Memory進行信息存儲，是一種固態產品，在工作時沒有機械運動的部件。隨著發展，高速的CF存儲卡主要被應用在大體積的數碼相機上。
1995年11月東芝發布了SmartMedia（SM）存儲卡。SM存儲卡的標準尺寸為37mm×45mm×0.76mm，SM存儲卡本身不具有控制電路，由主機內的集成電路控制存儲，其外殼由塑膠制成（被分成了許多薄片），SM存儲卡的體積小巧、輕薄，在2002年以前被廣泛應用于數碼產品當中，比如奧林巴斯和富士的老款數碼相機中多采用SM存儲卡。但由于SM存儲卡的控制電路集成于數碼產品當中，這使得數碼產品對存儲介質的兼容性受到較多限制，所以這類產品的使用量越來越少。
1997年由西門子股份公司和閃迪公司共同推出MultiMedia Card (MMC)存儲卡。主要針對數碼影像設備、手機、PDA、電子書、玩具等產品，MMC存儲卡的尺寸為32mm×24mm×1.4mm，采用7針接口，沒有讀寫保護開關，重量只有1.5g。MMC把存儲單元和控制器一同集成在存儲卡中，智能控制器可以使MMC存儲卡具備較高的兼容性和靈活性。但由于MMC存儲卡可以被SD存儲卡向上兼容，即SD卡設備可以讀取MMC存儲卡，但MMC卡設備無法讀取SD卡且SD卡的容量更大，使得MMC存儲卡逐漸消失。
SD卡的誕生
1999年由日本松下電器、東芝及SanDisk共同開發研制Secure Digital（SD）存儲卡，尺寸為 32mm×24 mm×2.1mm，重量只有2g，但卻具有容量大、數據傳輸率高、靈活性好的特點。SD卡從很多方面來看都可看作MMC的升級。兩者的外形和工作方式都相同，只是MMC卡的厚度稍微要薄一些，但是使用SD卡設備的機器都可以使用MMC卡。SD存儲卡的結構能保證數字文件傳送的安全性，也很容易重新格式化，所以有廣泛的應用領域。后續于2003年又演化出了MiniSD存儲卡，其性能和傳統的SD存儲卡并無大的區別，不過其體積更為小巧，尺寸只有21.5 mm×20 mm×1.4 mm，比SD存儲卡減小了40%。它可以配合專用轉接卡使用，完全兼容標準SD存儲卡插槽。另一方面，MiniSD存儲卡采用低耗電設計，因此比SD存儲卡更適于移動通信設備使用，主要應用在手機、PDA、掌上電腦等信息終端設備上。
1999年由索尼推出的另一種存儲卡產品MemoryStick（記憶棒），外形酷似口香糖，長度與普通AA電池相同，尺寸為50mm×21.5mm×2.8mm，重4g。其采用10針接口結構，配有精致醒目的藍色或白色外殼，內置寫保護開關。MemoryStick的規范是非公開的，要使用它的規范就必須和索尼公司簽訂許可，因此這種存儲卡只被應用于索尼公司的筆記本電腦、數碼相機、游戲機等數碼產品中，這也使MemoryStick的發展受到了很大限制。
存儲卡的發展
2000年1月，SD卡協會正式成立，當年推出了最大容量64MB、傳輸速度約12.5MB/s的產品。2004年2月，閃迪公司又和摩托羅拉發布了更小巧的MicroSD卡（也稱為TransFlash或TF卡）。2006年1月，SD2.0帶來了采用FAT32文件系統、最大容量32GB的sdhc（包括MiniSDHC、MicroSDHC）卡。而最初版本的SD卡采用FAT12/FAT16文件系統，最大容量為2GB。2010年5月，SD3.0帶來了采用exFAT文件系統、最大容量提升到2TB的SDXC（包括MicroSDXC）卡；以及UHS-I高速總線，最大傳輸速度為104MB/s。2011年6月，SD4.0帶來了UHS-II總線。這種SD卡（包括MicroSD卡）具有兩排觸點，可以實現全雙工156MB/s、半雙工312MB/s的傳輸速度。
2016年2月，SD5.0帶來了視頻速度等級規范，包括V30、V60、V90。2017年2月，SD6.0帶來了全雙工312MB/s、半雙工624MB/s的UHS-III總線以及隨機讀取4000IOPS、隨機寫入2000IOPS的A2標準。2018年6月，SD7.0帶來了最大容量可達128TB的SDUC（包括MicroSDUC）；以及基于PCIe 3.0x1總線和NVMe協議的SD Express卡，提供最高985MB/s的全雙工傳輸速度。2020年5月，SD8.0引入了PCIe 3.0×2、PCIe 4.0×1和PCIe 4.0×2，將最高速度提升至接近4GB/s。2022年5月，SD9.0增加了快速啟動和安全啟動特性，為SD卡創造了半嵌入式應用場景。
分類
Compact Flash （CF）存儲卡
CF卡是較為大眾化的存儲器，主要用于數碼相機、PDA(個人數字輔助器 )、音視頻 、便攜式終端 、MP3播放器 、手提電腦和其它方便用途。
CF卡具有內置的控制電路，大大簡化了外圍控制電路的設計，實現用單片機對CF卡的簡單讀寫后，可以進一步將數據內容按照windows標準文件格式寫入CF卡，而通過讀卡器又可以將寫入CF卡的數據以標準文件形式讀出。
CF卡由兩個基本部分組成：控制芯片和閃存模組。閃存用于存儲信息，控制芯片用來實現與主機的連接及控制數據在閃存模塊中的傳輸。CF卡為50針接口，其中重要的信號線16根數據線、11根地址線、2根寄存器組選擇信號線(CS0、 CS1)、數據的讀寫線(IORD、IOWR)、1根中斷信號請求線(INTRQ)和 1根復位線(RESET)。CF卡的寄存器都是8bit的，只有數據寄存器是16bit。CF卡控制器中包含兩組寄存器：命令寄存和控制寄存器，它們通過REG信號進行區分。
SmartMedia（SM）存儲卡
SmartMedia（SM）卡同樣使用閃存技術，它在體積上與CF卡相比更為小巧，其厚度還不足1mm，但 SM卡在存儲容量上已經落后于CF卡。 硬件SM卡基于ATA和DOS存檔標準，支持多種與計算機的連接方式，其中最具特色的是它支持使用磁盤轉換器，通過磁盤轉換器，SM卡就可以像磁盤一樣插入計算機進行數據交換。與CF卡一樣， SM卡也可以通過讀卡器連接到并行打印機端口、USB端口或SCSI端口進行數據傳輸。
SM卡是可擦除、可編程的只讀內存，讀寫速度非常快。由于卡本身較薄，使得其容量也難以提升，其容量為16~128MB。SM卡內沒有集成控制單元和I/O規范，兼容性較差，功能擴充性差。其主要用于各類掌上電子產品，如PDA、數碼相機、MP3等。
MMC存儲卡
MMC是Multi Media Card的縮寫，意為多媒體卡，作為非常少見的可移動FLASH存儲器件，其成本低、功耗小且斷電也不會丟失數據，在1997年發布后就被當做理想的存儲媒體。它的尺寸是32mm(長)x24mm(寬)x1.4mm(厚)，且不同型號的MMC卡容量都不同，以SDMB來表示，如SDMB-32容量為32MB。
MMC卡接口共有7根線，3根通信線和4根power cord。這3根通信線用于微處理器與MMC卡之間的通信，它們是按3線串行總線(時鐘，命令、數據)方式通信的。同時MMC存儲卡內置一個智能子系統，這個子系統中包含了其他類型存儲卡沒有的功能，如管理識別、錯誤恢復、低功耗管理等功能。
MMC卡除標準版之外還有rsmmc卡，又叫迷你MMC卡，是Reduced-Size Multi Media Card的簡稱，由MMC協會在2002年推出。其形狀正好是MMC卡的一半，體積為24mm×18mm×1.4mm，質量為0.8g。這種微型體積的RSMMC卡則適合用在手持式電子產品尤其是手機上，它的特性和MMC卡相同，也是7個針腳，通過在后面安裝專用適配器可以當做MMC卡一樣來用。
Secure Digital（SD）存儲卡
SD卡 (Secure Digital Memory Card)是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備。大小猶如一張郵票的SD記憶卡，重量只有2克， 但卻擁有高記憶容量、快速數據傳輸率、極大的移動靈活性以及很好的安全性，在半導體存儲卡市場占有極大份額。
SD卡結合了SanDisk快閃記憶卡控制與MLC技術和東芝的NAND技術，通過9針的接口界面與專門的驅動器相連接，不需要額外的電源來保持其記憶的信息 ，而且它是一體化同體介質 ，沒有任何移動部分，所以不用擔心機械運動的損壞。
Mini SD卡
Mini SD由松下電器和SanDisk共同開發。為了方便更多使用者能在不同存儲卡中轉換使用Mini SD，SanDisk還特意推出了SD轉接卡，可與使用SD卡的數字相機、PDA掌上電腦和MP3音樂播放器共同使用。Mini SD的大小只有SD卡的37%，但是卻擁有與SD存儲卡一樣的讀寫效能與大容量，并與標準SD卡完全兼容，通過附贈的SD轉接卡還可當作一般SD卡使用。
Micro SD（TF）卡
Micro SD卡又叫TF卡，即微型的SD卡。microSD卡標準由SD協會在2005年參照T-Flash的相關標準制定出來的，T-Flash卡和 microSD卡是相互兼容的。TF卡和SD卡的信號基本相同，只是TF卡體積更小，一般應用于手機中。在超小型存儲卡產品上，SD協會率先將T-Flash納入其家族，并命名為Micro SD。超小體積卻擁有著更大的優勢，可以運用于各類的數碼產品，不浪費產品內部設計的空間，令產品設計者所喜愛，對于精致化數碼生活也起到了“推波助瀾”的作用。
Memory Stick（記憶棒）
在1998年9月索尼推出Memory Stick記憶棒之初，這種存儲卡被用于數碼攝像機及數碼相機等數碼影像設備的動態及靜態影像數據記錄。得益于索尼公司豐富的數碼產品線，記憶棒的普及范圍持續擴大，到2003年時這項技術已經被廣泛運用在包括個人電腦、音響、電視、 手機、PDA、汽車定位系統、公眾設施終端等各種各樣的產品和服務中。
索尼原創的串行介面使記憶棒的設計留有更大的改革空間，而且能夠與未來更高容量的記憶棒及其相關產品保持極大的兼容性。內置預防資料刪除保險裝置，有效確保所需資料不會被其他資料意外覆蓋以致流失。同時索尼原創的知識產權保障技術MagicGate可以防止資料遭非法盜錄及干擾，此技術已應用在專用記憶棒上，再配合管理電腦硬盤平臺OpenMG，能有效保障知識產權。
Memory Stick記憶棒主要有Memory Stick、Memory Stick Pro卡和Memory Stick Duo卡等類型，其主要區別在于容量和尺寸方面，如Memory Stick Pro卡容量可達到1GB，而Memory Stick Duo卡則被用于一些小型數碼設備中，這種更小的存儲卡使得索尼公司可以開發更小的視聽設備。
XD-Picture Card（XD）存儲卡
XD-Picture Card（XD）存儲卡是2002年奧斯巴林和富士聯合推出的一種存儲卡。有極其緊湊的外形，外觀尺寸為20mmx25mmx1.7mm，重量僅為2g，其讀寫速度可以達到5MB/s和3MB/S。XD存儲卡最早主要應用在奧林巴斯和富士的數碼相機產品中。
XD-Picture Card（XD）存儲卡在2006年時達到了8GB的超大容量，用PC卡接插件和USB讀卡器可與電腦端連接，利用小型快閃卡連接器可作為數字相機的記錄介質。從功能上來看它是定位于智能介質的后繼模式。XD-Picture Card（XD）存儲卡是名副其實的大容量、超小型的存儲卡，不僅能適應數字相機進 一步小型化的需要，也能應對高畫質的要求。雖然其性能可以滿足大數據量寫入，功耗也更低，然而相對高昂的價格在很大程度上限制了XD存儲卡的發展。隨著存儲卡的發展，奧林巴斯和富士的數碼相機也不再只采用XD存儲卡作為存儲介質。
應用領域
攝影中的應用
數碼相機：存儲卡可為大型文件提供快速傳輸速度，并為 4K、5K 和8K高級和專業相機提供理想性能。在攝影中選擇存儲卡，要考慮到它的讀取速度和寫入速度，這兩個速度都是影響存儲卡表現的主要因素，例如在接入電腦拷貝傳輸編輯文件的時候。從SD卡速度等級看，可以分為速度等級（Class2-Class10），超高速速度等級（U1和U3）以及視頻速度的等級（V6-V90）。主流的存儲卡都是在超高速等級U3或者視頻速度等級V30及以上，隨著2020年后越來越多人從傳統圖文轉投到視頻行業，對于視頻要求則更高，就需要考慮選擇視頻速度等級V60/V90的存儲卡，針對高碼率的4K/8K視頻拍攝存儲性能會更好。
移動嵌入式設備中的應用
手機存儲卡：隨著科技的發展，手機演變成了一個個人數字處理終端設備。當音樂、視頻、圖像等多種功能集成于手機時，存儲空間成了手機最該考慮的問題。機身內存雖然可以滿足部分玩家．但它的不可擴充性又限制了手機功能的應用。但機身內置大容量內存并不是適合所有用戶的解決辦法，而通過支持可擴展性的多媒體存儲卡讓用戶自己根據自己的需要購買不同容量的存儲卡無疑是個好辦法。而且儲存卡還具有讀寫數據方便快捷、體積小巧、可靠性高、擴展性強、方便更換等優點。
但隨著安卓手機系統的升級，“小文件隨機讀寫” 性能決定了應用運行的速度，主流旗艦機UFS3.1 的隨機讀寫分別為 100000MB/s和70000MB/s，而micro SD卡速率遠達不到要求。此外，云空間可以使用戶在線聽歌以及看視頻，5G時代下載讀寫速率至少要達到 640MB/s 以上，這也使得micro SD卡更加無法使用，所以現在市場上的主流手機已全部取消了存儲卡擴展卡槽，micro SD卡也漸漸淡出了視野。
便攜式電腦存儲卡：在電腦中使用的主要是遵循電腦存儲卡協會標準的CF卡和CF+卡，擁有較高的數據存儲容量及很多I/O功能。雖然CF+卡及CF卡只有火柴盒大小，但是它們也能夠嵌入在PC卡II型及Ⅲ型的插槽中使用。CF存儲卡在True IDE模式下運行能與IDE磁盤驅動器兼容。其他一些CF+卡設備如磁盤卡，也可以在TrueIDE模式下運行。CF存儲卡內擁有智能控制器，可以管理接口協議、數據存儲、ECC碼(Error CorrectingCode)的修復、錯誤處理及診斷、電源管理及時鐘控制。CF卡被主控器設置后，可被主控器當作標準的ATA磁盤使用。
CF卡在很小的體積內集成了控制裝置、Flash Memory陣列和讀寫緩沖區。實際上，控制裝置起到了協議轉換的作用，將對Flash Memory的讀寫轉化成對ATA協議控制器的訪問。CF卡對于緩沖區的設計使用了一種雙緩沖結構，在外部設備和CF卡通信的同時，使CF卡的片內MCU可對Flash Memory陣列進行讀寫。這種設計可以增加CF卡數據讀寫的可靠性，同時提高數據通信的速率。
其他應用
工業存儲卡：存儲卡在消費類產品和工業環境中都得到了廣泛使用，但熱管理在工業應用中極為重要。它通過限制數據速率以確保發熱量保持在限制范圍內，而不會對系統性能產生太大影響。此外，還應使用支持 -40℃ 至 +85℃ 工業溫度范圍的 NAND 閃存，并且該閃存還需要支持交叉溫度（寫入和讀取時的溫度不同）。同時，工業級產品的使用壽命通常會比消費級產品高出數倍。供能系統或鐵路控制系統中的控制器在現場使用多年的情況并不少見，因此直到如今仍然需要可用于更換的存儲卡。Compact Flash卡最初用作數碼攝影的存儲，后來進入了鐵路控制系統、網絡系統等設備。與普通SD存儲卡相比，CF卡具有更高的存儲容量、更佳的觸點保護能力以避免誤觸和污染等風險、更高效的散熱以及更易于使用的堅固外殼。
安防監控用存儲卡：安防監控的應用場景非常豐富，如室外環境監控、城市智能監控等，而高耐用存儲卡也就很好的的滿足了這些領域中的應用需求。如在人臉識別和車牌識別等多種AI功能中，數據處理和數據存儲的要求使得 AI 攝像頭有了越來越多的端點存儲功能。而AI分析對存儲卡的讀寫性能和可靠性又提出了新的需求。不同于家用普通攝像頭簡單的視頻存儲及回放功能，AI 攝像頭在前端需要存儲大量圖像底庫，在存儲視頻的過程中可以同時利用這些底庫圖像對視頻進行分析對比，這其中重要視頻的截圖會被保存并上傳云端。在整個過程中，視頻和圖片的儲存、計算及上傳的過程都對存儲卡讀寫性能（讀寫速度及速度的穩定性）和使用壽命有非常高的要求。
小型設備用存儲卡：在MP3、MP4和錄音筆等小型設備中也會用到存儲卡，其使用的主要是體積較小的Micro SD卡，可以用來儲存個人數據，例如數字照片、MP3、游戲和個人數據等。還在內設置版權保護管理系統，讓下載的音樂、影像及游戲受保護同時還具有加密功能。
GPS存儲卡：通過將地圖等數據收集存儲到SD卡當中，來實現在惡劣天氣和交通擁擠的情況下實現快速調用GPS，這樣一來，既方便了相關人員對GPS產生的有用數據進行查看與分析，又做到了合理配置交通信號的目的。數據的采集終端為SD卡，交通信號的改變數據存入SD卡。同時SD卡經交通部門有關人員更換后，利用PC機對某段時間該地點數據整合，可通過連續一周或者一個月的數據的分析來對交通燈各時段的讀秒合理分配，規劃出新的配置方案，實現對路口交通狀態的優化。
結構
存儲卡基礎結構大致相同，本章節以SD卡為例介紹其結構相關內容。
物理結構
SD卡本身就是一個小型的嵌入式系統，在卡的內部集成有對外的接口電路、SD卡控制器、寄存器以及大容量的Flash存儲器。SD卡的物理接口層包括最底層的物理對接方式以及實現字節數據的傳輸交換；而SD卡操作命令層實現的是外部控制器與SD卡內部控制器在命令層上的對接，它構成了對SD卡操作的核心；文件系統層是建立在SD卡命令操作層上的，它體現的是SD卡內部存儲器的邏輯組織結構，通常需要通過文件系統來定義、保存和查找相關的數據，這樣才能使SD卡與通用PC平臺上Windows系統兼容，采用直接讀取FAT文件的方式來操作SD卡。
外部接口
SD卡對外有9個引腳，通過這9個引腳SD卡可以工作在兩種接口方式下：SDIO方式和SPI方式。SDIO方式是為高速設備設計的，在此方式下的數據通信線有4根（DAT0～DAT3），通信時鐘頻率最大可達50MHz,比SPI方式快。而SPI方式則與通用標準SPI總線兼容，使用全雙工兩線方式（DO、DI），通信時鐘頻率最大可達到25MHz。
相關事件
2006年10月26日臺灣電子時報發表一則新聞，稱臺灣控制芯片廠生產的存儲卡控制芯片存在兼容性問題，可能會使存儲卡出現數據丟失。國內媒體紛紛出現大量報道，稱臺灣省品牌SD卡存在該問題。而且，此次由控制芯片引發的質量事件，在歐美市場已經引發了大范圍的退貨求償風潮，為了轉嫁風險和快速拋售大量有質量問題的SD存儲卡庫存，亞洲市場(主要是中國、印度和其他東南亞市場)成了主要的拋貨對象，拋貨數量達千萬片之巨。11月14日，《21世紀經濟報道》中，控制芯片產品約75%出貨量的臺灣慧榮科技股份有限公司負責人雖然否認了“問題芯片導致SD存儲卡降價拋貨千萬片”的消息，但他同時也表示的確有存儲卡公司在量產前的測試中發現了問題 ，而且“的確有一批不兼容的控制芯片流到市場上，但是數量沒有傳說中的那么多，僅有幾十萬顆”。
2019年5月24日《日經亞洲評論》報道，制定無線技術標準的Wi-Fi聯盟和制定SD存儲卡標準的SD協會均將華為移出了會員名單。在給媒體的回復信中，該協會證實自己“正在遵守美國商務部的命令”。華為發言人就此事表示，“在華為的智能手機上使用SD卡不會受到影響，消費者可以繼續購買和使用這些產品。5月29日，澎湃新聞記者從SD存儲卡標準的“SD協會”（SDA）的官網看到，該協會的成員名單中重新出現了“華為”的名字。這也意味著SD協會恢復了華為的成員資格。
參考資料 >
30年彈指一揮:SD存儲卡歷代發展一覽.快科技.2023-11-30
SD 卡 和 microSD 卡速度等級指南.Kingston.2023-12-04
攝影必修課：UHS-Ⅰ和UHS-Ⅱ SD存儲卡，到底該怎么選？.網易.2023-11-30
現在的手機，為什么不支持儲存卡了?.網易.2023-12-01
?存儲卡及其在工業應用中的歷史.eeworld電子工程世界.2023-12-01
存儲卡和讀卡器.Western Digital.2023-11-30
microsd卡(什么叫microsd卡).南陽理工大學.2023-12-04
千萬片問題SD卡的由來.新浪科技.2023-12-01
SD存儲卡協會恢復華為成員資格.澎湃新聞.2023-12-02