Une carte SD (« SD » étant le sigle de l'expression anglaise « ») est une carte mémoire de stockage de données numériques créée en par une alliance formée entre les industriels Panasonic, SanDisk et Toshiba.
Les cartes SD sont utilisées pour le stockage de fichiers dans les appareils photo numériques, les caméscopes numériques, les systèmes de navigation GPS, les consoles de jeux vidéo, les téléphones mobiles dont les smartphones, ou encore les systèmes embarqués. Les ordinateurs personnels ont en général aussi un port pour carte SD.
Depuis 2010, les cartes SD font office de standard de stockage, à la suite de l'abandon progressif des autres formats, notamment du de Sony.
Le terme carte SD regroupe trois différents types de produits : les carte SD, carte miniSD, carte microSD. La carte microSD, apparue cinq ans après la carte SD est depuis le milieu des années 2010 le format le plus utilisé. Le format intermédiaire miniSD n'est plus utilisé.
En plus de ces formats dimensionnels, le standard SD utilise une variété de dénominations pour définir différentes capacités de stockage, vitesses de lecture et d'écriture, qui ont évolué au cours du temps. Les spécifications correspondantes sont la propriété de la SD Card Association.
Initialement avec une seule rangée de contacts, à partir de la spécification UHS-II les cartes ont une deuxième rangée de contacts.
Historique La carte SD est créée en 2000 En 1999, SanDisk, Matsushita et Toshiba ont choisi de développer et de commercialiser la carte mémoire Secure Digital (SD), dérivée de la carte MultiMediaCard (MMC), qui assure la gestion des droits numériques selon la norme Secure Digital Music Initiative (SDMI).
Elle a été conçue pour concurrencer la Memory Stick, un produit avec DRM (Digital Rights Management = gestion des droits numériques) que Sony avait lancé l'année précédente. Les concepteurs ont estimé que la prise en charge des DRM induirait une large utilisation par les fournisseurs de musique préoccupés par le piratage.
Le logo SD a été développé à l'origine pour le disque Super Density Disc, qui a échoué dans la guerre du format DVD. C'est pourquoi le D du logo ressemble à un disque optique.
Lors du Consumer Electronics Show (CES) de 2000, les trois sociétés ont annoncé la création de la SD Association (SDA) afin de promouvoir les cartes SD. La SD Association, dont le siège est situé à San Ramon, en Californie (États-Unis), comptait une trentaine de sociétés, à sa création, et compte aujourd'hui environ fabricants de produits qui produisent des cartes et des périphériques interopérables. Les premiers échantillons de la carte SD furent disponibles au premier trimestre 2000, et trois mois plus tard des cartes format SD de apparaissaient sur le marché.
La carte miniSD est créée en 2003 Le format miniSD a été créé en 2003 par la SD Association. Il est dérivé du format SD classique, mais est physiquement plus petit. Contrairement au format SD, prévu pour une utilisation dans les appareils photo numériques, le format miniSD a été créé pour être utilisé essentiellement dans les téléphones mobiles et les smartphones. Le format miniSDHC existe aussi : il est dérivé des cartes SDHC et offre les mêmes avantages. Un adaptateur mécanique, généralement fourni avec les cartes, le rend compatibles avec les cartes format SD.
La carte MiniSD n'est plus fabriquée et est très difficile à trouver, elle a été rapidement remplacée par la microSD.
La carte microSD est créée en 2005 Le format microSD a été créé en 2005 par la SD Association. Il s'agit d'une adaptation de la norme TransFlash (T-Flash ou TF), format de cartes mémoire créé par SanDisk. Il est dérivé du format SD classique, mais est physiquement plus petit. Il a huit contacts au lieu de neuf (un seul contact de masse Vss). Le format SD visait un usage dans les appareils photo numériques et un remplacement éventuel des clés USB ; le format microSD cible les téléphones mobiles, smartphones et tablettes. Il a remplacé rapidement le format miniSD, car il est plus petit et offre les mêmes avantages. Le format microSD est utilisé en 2012 par la majorité des constructeurs de téléphones. Un adaptateur mécanique, généralement fourni avec les cartes, le rend compatibles avec les cartes format SD.
Versions successives Evolution des principales fonctionnalités selon la SD Card Association : SD version 1.01 (2000) : format SD (9 contacts) ; Default-Speed, utilise FAT12/16. Une rangée de contacts. ver. 1.10 (2004) : High-Speed. ver. 1.20 (2005) : format microSD (8 contacts). version 2.00 (2006) : SD-HC, FAT32 préconisé ; classes C2, C4 et C6. version 3.00 (2009) : SD-XC, exFAT préconisé ; classe C10. ver. 3.01 (2010) : UHS-I, classe U1. version 4.0 (2011) : UHS-II. Deuxième rangée de contacts. ver. 4.20 (2013) : classe U3. version 5.00 (2016) : Video Speed Class V6 à V90. ver. 5.10 (2016) : App Performance Class A1. version 6 (2017) : UHS-III ; classe A2 ; Low Voltage Signaling. version 7.00 (2018) : SD-UC ; SD Express PCIE Gen 3x1 sur carte SD puis sur carte microSD (ver. 7.10 : 2019). version 8 (2022) : SD-Express PCIE Gen 3x2 + Gen 4x1 + Gen 4x2. version 9.00 (2022). ver. 9.10 (2023) : Express Speed Class E150 à E600.
Les tailles de carte SD On distingue plusieurs formats de tailles décroissante : La carte SD : , et pèse . Son volume est de . La carte miniSD : . Son volume est de . Ce format a été abandonné au profit du micro-SD. La carte microSD : . Son volume est de .
Afin d'assurer la compatibilité entre les différents formats de carte SD, il existe des adaptateurs permettant de transformer une carte SD de plus petite taille en une carte SD de plus grande taille.
Fonctionnalités
Chiffrement
Compatible avec la carte MMC, la carte SD s’en distingue par la possibilité de chiffrer les données et de gérer les « droits d’auteurs » grâce au standard .
Protection en écriture À la différence des miniSD et MicroSD, la carte SD dispose d’une petite glissière sur le côté, permettant d'indiquer que l'utilisateur veut la protéger en écriture. Ce dispositif mécanique, en pratique n'est pas relié à l'électronique de la carte. Il faut donc que le lecteur de carte le détecte et que le système d'exploitation soit conçu pour qu'il offre une réelle protection.
Il existe dans le standard plusieurs moyens de protection électronique du contenu de la carte, entre autres, par l'intermédiaire d'activation de bit dans le registre CSD de la carte. On peut avoir deux types de protection contre l'écriture : de manière temporaire avec le bit « Tmp_Write_ProtectDIY : Comment protéger vraiment vos cartes SD des écritures ?, sur semageek.com du 28 avril 2014, consulté le 18 janvier 2019 », définitive avec le bit « page 301 : Advanced PIC Microcontroller Projects in C : From USB to RTOS with the PIC. ». Cette protection étant gérée directement au niveau de la carte SD, toute écriture se trouve interdite, quelle soit la position de la petite glissière ou le système d'écriture utilisé.
Capacité de stockage + Comparaison des normes de capacité des cartes SD SD SDHC SDXC SDUCLogo CapacitéMinimale128 Mo2 Go32 Go2 ToMaximale Système de fichiers typiqueFAT16 (et FAT12)FAT32(FAT32) et exFATexFAT
Le standard SD originel (parfois appelé SDSC, ) permettait de réaliser des cartes d'une capacité jusqu'à .
En 2006, une nouvelle spécification voit le jour : SDHC (, soit haute capacité). Les cartes SDHC peuvent contenir de à . Le standard SDHC préconise l'utilisation du système de fichier FAT32. En principe, tout lecteur SD sur lequel rien n’est indiqué quant à la compatibilité SDHC devrait accepter uniquement les cartes SD.
En 2009, la spécification SDXC (, signifiant « capacité étendue ») propose une capacité maximale de , et des débits en lecture/écriture allant jusqu'à (avec un objectif ultérieur fixé à , grâce à la spécification ). Le standard préconise le système de fichiers exFAT pour les SDXC.Depuis 2010, les cartes SDXC de capacité de sont disponibles sur le marché , sur le site panasonic.net, 5 janvier SDcard], sur panasonic.net, consulté le 15 mars 2019.En 2013, des SDXC ayant pour capacité de différentes marques sont disponibles dans le commerce. En , SanDisk annonce un modèle de .
En 2019, les capacités de stockage disponibles sur le marché vont jusqu'à pour les cartes SDXC (le maximum prévu par la norme étant ).
Techniquement, il n'y a pas de différence dans la méthode de lecture/écriture sur une carte SDXC par rapport à une carte SDHC (ce qui n'est pas le cas avec les cartes SD/MMC). L'identification des cartes SDXC et SDHC est identique, mais différente des cartes SD/MMC. Pour les cartes SDXC/SDHC, à une adresse correspond un bloc de , alors que chaque octet est adressable sur les cartes SD/MMC.
Parfois, seule une adaptation du logiciel pour qu'il supporte exFAT est nécessaire. Mais si le pilote bloque les adresses au-delà des du format FAT ( pour les cartes), il doit être mis à jour.
La lecture est toujours possible, mais on peut aussi l'interdire avec une autre couche de protection utilisant le registre PWD et PWD_LEN qui permettent de définir un mot de passe. La lecture et l'écriture sont impossibles si le mot de passe n'est pas fourni via une commande CMD42. Le mot de passe est stocké de façon volatile sur maximum; il n'a pas besoin d'être en ASCII et peut être entièrement binaire (ASCII non imprimable)<ref> , septembre 2020</ref>.
La plupart des systèmes n'utilisent pas ces protections électroniques intégrées aux cartes SD, ni le bit indiquant si les données sont une copie ou non. Les cartes SD sont vendues pré-formatées avec un système de fichiers afin de garantir la compatibilité avec les périphériques (voir le tableau). Rien n'empêche de formater ces cartes dans d'autres formats, mais elles ne seront alors reconnues que par des appareils compatibles, la norme n'obligeant pas les appareils électroniques à supporter d'autres formats que celui de la spécification.
Caractéristiques techniques Les spécifications techniques ne sont pas en accès libre sur le site sdcard.org de la SD Card Association, mais sont données plus ou moins complètement par différents fabricants ou vendeurs.
Brochage Jusqu'à UHS-I, une carte a huit (microSD) ou 9 (SD) contacts, la carte SD ayant un deuxième contact de masse VSS.
Contacts : VDD : alimentation électrique 3,3 V (1,8 V en Low Voltage). Vss : masse. SDCLK : horloge fournie par l'hôte. CMD : commande (de l'hôte) et réponse (de la carte). DAT0 : première ligne de données. DAT1 : deuxième ligne de données. DAT2 : troisième ligne de données. DAT3 : quatrième ligne de données.
La communication suit le standard SDIO, avec quatre lignes de données en parallèle sur un bus série. La SD Association ne donne pas libre accès aux spécifications de ce standard, mais certains fabriquants ou vendeurs en donnent une partie dans leurs datasheet.
On peut noter l'usage possible, en alternative, d'une communication physique SPI au lieu de SDIO. Les contacts sont alors réaffectés (DATA3→SS, CMD→MOSI, DATA0→MISO, etc.).
Types de mémoire
Les cartes mémoire utilisent de la mémoire flash NAND. La finesse de la photolithographie (ou « gravure ») de ces puces peut différer d'un fabricant à l'autre. Plus le procédé est fin, plus on peut inclure de transistors sur une galette de silicium.
Les mémoires flash NAND sont de deux types, et : les mémoires sont utilisées pour des cartes hautes performances ; les mémoires permettent d’atteindre de plus grandes capacités.
Débit L'indice de débit en écriture des cartes SD standard était à l'origine exprimé en multiples d'un débit minimal, « 1× » équivalant à (la même façon de calculer que pour un CD). Les débits en lecture sont en général sensiblement plus élevés que ceux en écriture.