Mémoire flash - Définition

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Les deux grandes familles de mémoires flash

Il existe deux grandes familles de mémoires flash :

  • les cartes mémoires destinées à de petits appareils tels que appareils photos numériques ou téléphones portables ;
  • les SSD (Solid State Drives), unités de stockage statiques destinées à remplacer progressivement les disques durs. Pour cette raison, on les appelle parfois "disques SSD".

Les différents types de cartes mémoires sont décrits dans la section suivante.

Les SSD utilisent principalement une technique du type SLC (certains constructeurs produisent des SLC en utilisant la technique SaDPT (Self-Aligned Double Patterning Technology)), elles ont un temps de réponse beaucoup plus court, un meilleur débit. Certains constructeurs produisent déjà (fin 2007) des disques SSD de 64 Go. À terme, les SSD utiliseront des flash Multi Level Cell, et seront beaucoup moins chères pour des performances acceptables. Voir l'article correspondant Solid State Drive pour une description plus détaillée.

Durée de vie

Une cellule de mémoire flash ne peut être écrite (2008) que 10 000 (MLC - multiple-level-cell, 3 bits par cellule) à 100 000 (SLC - single-level-cell, 1 bit par cellule) fois. La raison en est que ces écritures nécessitent l'application de tensions plus élevées que la simple lecture, qui endommagent peu à peu la zone écrite. Les lectures, même répétées, ne lui causent en revanche aucun dommage.

La technique de répartition de l'usure, par des procédés variant selon les constructeurs, diminue cet inconvénient; cependant, dans quelques mémoires destinées à remplacer les disques dur d'ordinateur, on aurait observé à l'usage des ralentissements sensibles à l'écriture, dus aux relocalisations de blocs successives.

Les constructeurs Sun et Micron envisagent de porter cette durée de vie à un million de cycles au moyen de la technologie NAND dans les disques SSD. Enfin, les promoteurs de la mémoire ferroélectrique (autre technique flash en cours de développement) attribuent à cette dernière un potentiel de 100 millions d'écritures.

Les différents types de cartes mémoires Flash

En bref

Dans l'ordre alphabétique :

  • CompactFlash (CF) : il s'agit en fait de cartes PCMCIA raccourcies. On distingue les cartes CompactFlash de type I (CFI) et de type II (CFII) qui se distinguent par l'épaisseur. Dans les cartes CompactFlash, on trouve aussi les Microdrive (les premiers furent lancés par IBM) qui sont des micro-disques durs. La capacité maximale admise par la norme 2.0 utilisée actuellement est 137 Go. C'est le modèle de carte utilisé pour les appareils photo professionnels.
  • MultiMedia cards « MMC » : cartes en voie d'obsolescence au profit de la SD.
  • MS ou MemoryStick : Développé par Sony Corporation et SanDisk. Il existe un nouveau format, le « MemoryStick Duo » et aussi « MemoryStick Pro Duo ».
  • MemoryStick Micro M2 : Mémoire minuscule utilisée dans les téléphones portable Sony Ericsson, généralement vendue avec un adaptateur pour les lecteurs MemoryStick classiques.
Carte SD de 16 Mo
  • Secure Digital « SD » : elles ont une forme similaire aux MMC, légèrement plus épaisses, et sont compatibles avec celles-ci (une MMC rentre dans un lecteur SD, et non l'inverse). Elles s'en distinguent par la possibilité de chiffrer les données et de gérer les « droits d'auteurs ».
  • Mini SD : version réduite de la SD classique, utilisée dans certains téléphones mobiles anciens, elle est généralement livrée avec un adaptateur pour les lecteur SD classiques.
  • Micro SD ou Transflash : version minuscule de la SD, souvent utilisée dans les téléphones portables et également vendue avec un adaptateur pour les SD classiques.
  • SDHC : « SD High Capacity » SD version haute capacité, pour pallier la limite des 2 Go des SD classiques, elles sont déclinées dans les 3 formats SD, Mini SD et Micro SD. Elles proposent une capacité entre 4 et 32 Go
  • SDXC : « SD eXtended Capacity » commercialisé à partir de 2010, propose de 64 Gio à 2 Tio (7,41 jours à 25 Mb/s)
  • SmartMedia cards « SM » : support fin, sans électronique embarquée. En voie de disparition : les constructeurs qui soutiennent ce format sont passés au xD Picture. De plus, il existe deux types de cartes suivant l'alimentation (3 V ou 5 V). Appelées aussi SSFDC (Solid State Floppy Disk Card).
xD Card.
  • xD Card : format développé par Olympus et Fujifilm, censé remplacer les SmartMedia. De taille beaucoup plus petite et plus rapide, mais plus chère. Seul Olympus continue de produire des appareils photos numériques compacts utilisant les cartes xD.

Les formats SD sont aujourd'hui les plus répandus et les moins onéreux.

En détail

La mémoire CompactFlash

La mémoire Memory Stick

Memory Stick de 32 Mo à 8 Go (face avant)

La mémoire Memory Stick (notée MS) est un type de carte mémoire créé conjointement par Sony et SanDisk en janvier 2000. L'architecture des cartes Memory Stick est basée sur des circuits de mémoire flash (EEPROM) de type NAND.

La mémoire Memory Stick originale est de petites dimensions (21,5 mm x 50 mm x 2,8 mm), équivalentes à celles d'une petite boîte d'allumettes, et pèse à peine 4 g.

La Memory Stick se décline dorénavant en trois dimensions :

  • Memory Stick : 50 x 21,5 x 2,8mm. Poids : 4g ; ce format n'est plus vendu en raison de sa trop grande taille.
  • Memory Stick Duo : 31 x 20 x 1,6mm. Poids : 2g ;
  • Memory Stick Micro ou M2 : 15 x 12,5 x 1,2mm (225 mm³) Poids : 1g.

Si le Memory Stick a rétréci pour s'intégrer dans les appareils mobiles ultra compacts, il délivre néanmoins les mêmes fonctions et performances que le Memory Stick de taille standard. Seuls les qualificatifs PRO, PRO High Speed ou PRO-HG témoignent d'une différence de technique. C'est pourquoi il existe des adaptateurs pour insérer et utiliser les cartes Duo ou Micro dans des lecteurs pour Memory Stick classiques. Il en existe également un pour utiliser les cartes Micro dans un lecteur de cartes Duo.

Avec le temps la technique des Memory Sticks a également évolué :

Memory Stick 
  • transfert en série, horloge à 20 MHz.
  • capacités : 32, 64, 128 Mo et 2 × 128 Mo (avec Memory Select Function).
  • débit en lecture théorique : 2,5 Mo/s (20 Mbit/s).
  • débit en écriture théorique : 2,5 Mo/s (20 Mbit/s).
Memory Stick PRO et PRO High Speed 
  • transfert parallèle sur 4 bits, horloge à 40 MHz. Compatible transfert série.
  • capacités : 256, 512 Mo, 1, 2 Go Système de fichier FAT.
  • capacités : 4, 8, 16 Go : Système de fichier FAT32 (à savoir que sur les 8 Go, un seul fichier ne peut pas dépasser 4 Go).
  • débit en lecture théorique pour le PRO : 20 Mo/s (160 Mbit/s).
  • débit en écriture théorique pour le PRO : 20 Mo/s (160 Mbit/s).
  • débit en écriture obtenu lors de tests pour le PRO High Speed : 10 Mo/s (80 Mbit/s).
Memory Stick PRO-HG 
  • transfert parallèle sur 8 bits. Compatible transfert parallèle sur 4 bits et transfert série.
  • débit en lecture théorique : 30 Mo/s (240 Mbit/s).
  • débit en écriture théorique en transfert parallèle 8 bits : 30 Mo/s (240 Mbit/s).
  • débit en écriture théorique en transfert parallèle 4 bits : 20 Mo/s (160 Mbit/s).

Toutes les cartes actuelles au format Standard et Duo sont équipées d'un connecteur latéral possédant 10 broches. Les cartes Micro comportent 11 broches et les futures technologies PRO-HG nécessiteront un connecteur à 14 contacts.

Pour une compatibilité ascendante avec les anciens appareils, les cartes Memory Stick PRO et plus récentes sont également capables de fonctionner en série mais avec des débits inférieurs. Les lecteurs MS Pro peuvent lire et écrire des cartes MS classiques, mais les lecteurs MS classiques ne peuvent ni lire ni écrire les cartes MS Pro.

De plus, pour lire les cartes Memory Stick PRO d'une capacité supérieure à 2 Go, votre appareil doit non seulement prendre en charge les Memory Stick PRO, mais aussi utiliser le système de fichier FAT32

La technique «Magic Gate» est la solution Sony de protection des droits d'auteur, utilisée notamment dans le format audio ATRAC 3. Cela n'empêche en aucun cas les appareils n'utilisant pas cette technique (ie. appareils photo) de fonctionner avec des cartes Magic Gate.

Il existe aussi un modèle particulier, dit « with Memory Select Function » (à sélection de mémoire), qui sépare physiquement la mémoire disponible en 2 parties égales. Le choix de l'une ou l'autre partition se fait par un interrupteur au dos de la carte.

La mémoire Smart Media

Carte Smart Media

La mémoire SmartMedia est un type de carte mémoire créé par Toshiba et Samsung. Son architecture est basée sur des circuits de mémoire flash (EEPROM) de type NAND La mémoire SmartMedia possède de très petites dimensions (45 mm × 37 mm × 0,76 mm), équivalentes à celles d'un timbre poste, et pèse à peine 3 g. Il existe deux types de cartes SmartMedia fonctionnant à des tensions différentes :

  • Les cartes SmartMedia 3,3 V possèdent une encoche à DROITE (ex: photo)
  • Les cartes SmartMedia 5 V possèdent une encoche à GAUCHE

L'accès aux données est réalisé par l'intermédiaire d'une puce possédant 22 broches. Quelle que soit la capacité de la carte Smartmedia, les dimensions et l'emplacement de la puce sont les mêmes. Le temps d'accès à la mémoire est d'environ 25 µs pour le premier accès et de cycles de 50 ns pour les suivants.

Tailles comparées des différentes cartes

Toutes les dimensions sont en millimètres, volume en mm³ et les masses en grammes.

Type Largeur Profondeur Épaisseur Volume Masse approximative
Secure Digital 24 32 2,1 1613 3
MiniSD 20,3 20,3 1,3 536 2
Micro SD/TransFlash 15 11 1,0 165 < 1
CompactFlash I 42,6 36,4 3,3 5117 variable
CompactFlash II 42,6 36,4 5 7753 variable
MultiMediaCard 24 32 1.4 1075 2
SmartMedia 37 45 0,76 1265 2
MemoryStick 21,5 50 2,8 3010 4
MemoryStick Duo 20 31 1,6 992 2
xD Picture 24,9 20,1 1,8 901 3
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