1.概要
MMCカードとSDカードはどちらも、Nand Flashテクノロジーに基づくモバイルメモリカードです。
MMC（MultiMediaCard）カードは1997年にSiemensとSandiskによって発売され、SD（Secure Digital Memory Card）カードは1999年にPanasonic、東芝、Sandiskによって最初に一般にリリースされました。
SDカードはMMCの開発に基づいており、2つの最初の寸法も非常によく似ており、SDカードはMMCカードより0.7mm厚いです。
初期のSDカードはMMCカードと強い互換性があります。SDカードスロットをサポートするほとんどのデバイスはMMCカードもサポートできますが、MMCカードスロットを備えたデバイスのみがSDカードをサポートできません。
MMCカードとSDカードの開発と競争により、2つの違いはますます大きくなり、完全に異なる方向に進んでいます。
今日、MMCカードは基本的には歴史的な段階から撤退し、組み込みフィールドに移行し、組み込みストレージで広く使用されているeMMC（組み込みMMC）標準を発表しました。
SDカードは、モバイルストレージカードの分野でますます安定しており、大容量と高速に向けて絶えず開発されています。一連のインターフェイス標準が導入されました。最新の理論上の伝送速度は985MB /秒に達しています。
2. MMC開発履歴
MMCカードの正式名称はMultiMediaCardで、中国語では「マルチメディアカード」に変換されます。
MMCカードの設計目標は、「電子玩具、PDA、カメラ、スマートフォン、デジタルレコーダー、MP3プレーヤー、ポケットベルなどの分野で広く使用されている」一般的な低コストのデータストレージおよび通信媒体を提供することです。
2.1メジャーバージョンの進化
2.1.1 MMC 1.x / 2.xバージョンステージ
現在入手可能なMMC技術文書から、MMC Specの最初の1.0バージョンが1996年に策定され、関連製品が1997年に発売されました。
1.0〜2.0バージョンの開発段階は1996〜2000でした。主に一部の内部機能の進化により、MMCカードの形状および技術仕様に大きな変更はありませんでした。
この段階でのMMCカードの主な機能：
- サイズ：24mm x 32mm x 1.4mm
- ピン：7 ピン
- バス幅：1bit
- バスモード：MMCモード＆SPIモード
- 電圧：2.7-3.6V
- クロック：0 – 20MHz
外観はおそらく次のようになります（ネットワークからの画像）。
2.1.2 MMC v3.xバージョンステージ
v3.0バージョンはMMCの開発履歴における重要なバージョンであり、1.0 / 2.0バージョンから大幅に変更されています。
ただし、v3.0バージョンの内部レジスタ定義に重大なエラーがあるため、v3.0バージョンはすぐにv3.1に更新され、v3.0バージョンは破棄されます。
v3.1バージョンには2つの重要な機能が追加されています。
- 低電圧仕様の導入、1.65-1.95V動作電圧のサポート
- 複数のブロック読み取り/書き込み機能を追加してパフォーマンスを向上させる
v3.3バージョンも重要なバージョンで、RS-MMC（縮小サイズMMC）仕様を追加して、24mm x 18mm x 1.4mmサイズ仕様を公式化し、MMCカードのサイズをほぼ半分に削減します。
RS-MMCは物理サイズの定義に過ぎず、ハードウェアインターフェイスは変更されていません。外観はおそらく次のようになります（ネットワークからの画像）。
2.1.3 MMC v4.xバージョンステージ
v4.xシリーズバージョンは2004年からリリースされています。v4.xはMMCの最も人気のあるバージョンであり、これまでで最も長いバージョンで、2004年のv4.1のリリースから2013年のv5.0のリリースまで9年間続きました。
一方、JEDEC（Joint Electron Device Engineering Council）は、JEDECのフラッシュメモリカード規格としてMMC4.1規格を採用しました。
その後、MMCA（Multi Media Card Association Flash Memory Card Standard Organization）が正式にJEDECに組み込まれ、MMC標準はJEDECによって主導されました。
現在、JEDEC公式サイトからダウンロードできるMMCの最も古いバージョンはv4.1で、MMCAのv4.1バージョンから直接継承しています。
2.1.3.1 MMC v4.1バージョン
以前のバージョンのMMCカードのパフォーマンスが低いことを考慮して、v4.1バージョンには次の重要な機能が追加されており、パフォーマンスを向上させ、下位互換性を実現しています：
- 動作周波数は3つのモードをサポートします：0-20MHz、0-26MHz、0-52MHz、
- バス幅は3つのモードをサポートします：1/4 / 8ビット
- 最小パフォーマンス標準を定義：2.4MB / s
- v3.xバージョンMMCとの下位互換性（1ビットデータバス、マルチカードシステム）
- MMCモードは、MMCバスごとに1つのカードのみをサポートします
- SPIモードはMMCチップセレクト信号をサポートし、MMCバスごとに複数のカードを実現できます。
- MMCカードのストレージ容量を増やす
v4.1バージョン仕様に準拠したMMCカードは、HS MMC（高速MMC）と呼ばれ、バス幅の変更により、HS MMCカードのインターフェースが6ピンから13ピンに増えました。
v4.1バージョンは、市場に出ているMMC製品を明確に分類し、MMC plusとMMC mobileの 2種類のMMCカードを定義しています。対応する仕様を満たすカードのみがMMC plusまたはMMC mobileロゴを使用できます。
MMC plusおよびMMC mobileはさまざまな使用シナリオで使用され、v3.x 20MHzクロックの動作モードとの下位互換性があります
2.1.3.1.1 MMC plus仕様
MMC plus仕様：
- サイズ：24mm x 32mm x 1.4mm、フルサイズ
- 電圧：2.7-3.6V
- ピン：13ピン
- バス幅：1/4/8ビット
- バスモード：MMCモードとSPIモード
- クロック：26MHz（52MHzオプション）
- パフォーマンス：2.4MB /秒以上
その外観を以下に示します。
2.1.3.1.2 MMC モバイル仕様
MMC モバイル仕様：
- サイズ：24mm x 18mm x 1.4mm、RS-MMC規格に準拠
- 電圧：2.7-3.6V / 1.65-1.95V、低電圧モードをサポート
- ピン：13ピン
- バス幅：1/4/8ビット
- バスモード：MMCモードとSPIモード
- クロック：26MHz（52MHzオプション）
- パフォーマンス：2.4MB /秒以上
その外観を以下に示します。
2.1.3.1.3 MMC mirco仕様
Samsungは、2004年末にMMC mircoカードをリリースしました。このカードは、MMC 仕様で定義されているMMC plusおよびMMC モバイルの仕様とは異なります。サイズは12mm x 14mm x 1.1mm、RS-MMCの約1/3に縮小されています。
MMC microは、Samsungによってリリースされたサードパーティの仕様であり、当初はMMC標準に含まれていませんでしたが、Samsung自身の影響とそのコンパクトなサイズに依存して特定の市場での地位を占めています。
その後、MMCAアソシエーションもMMCmicroの技術仕様を正式にリリースしました。2005年6月末にスイスのチューリッヒで開催されたMMCAサマーカンファレンスでは、MMCA参加者全員が、MMCAマイクロカードを新世代のMMCA規格として確立することに全会一致で合意しました。
MMC plusカードとMMC モバイルカードがMMCAによって2004年末にリリースされた後、新しいマイクロサイズのMMC マイクロカードはMMCテクノロジの新世代の標準です。
MMC マイクロカードの外観を以下に示します。
2.1.3.2 MMC v4.2バージョン
v4.1バージョンで定義されたアドレッシングモードはバイトアドレッシングであり、理論的には最大4GBの容量をサポートできます。
v4.2バージョンはセクターアドレッシングモードを追加します。各セクターは512Byteで、2GB未満の容量のカードはバイトアドレッシングモードを採用し、2GBを超える容量のカードはセクターアドレッシングモードを採用します
同時に、v4.2バージョンは低電圧動作電圧範囲を1.7-1.95Vに変更します
2.1.3.3 MMC v4.3バージョン
v4.3バージョンは、MMC開発の歴史における画期的なバージョンでもあり、eMMC仕様定義を導入し、eMMCブート機能をサポートし、埋め込みフィールドに入ります。
CIDレジスタのフォーマットは、デバイスがeMMCカードかMMCカードかを区別するために再定義されました。
MMC 仕様にはMMC マイクロカードの仕様が正式に含まれていませんが、v4.3仕様にはMMC マイクロの信号入力容量の定義が追加されています（信号入力容量規格）。
2.1.3.4 MMC v4.4xバージョン
v4.4バージョンでの重要な変更は、DDR（デュアルデータレート）モードの追加、つまり信号の双方向サンプリングであり、データはクロックの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジで一度サンプリングされます。
DDRモードでは、理論上の転送速度が2倍の104MB /秒になります。
v4.4バージョンには、RPMB（Replay Protected Memory Block）機能も追加されています。これは、データの暗号化と読み取りおよび書き込みに使用されます。RPMBは主にシステムのいくつかの重要なプライベートデータの保存に使用されます。
次のv4.41バージョンは主に、実装する必要のない2つのオプション機能、バックグラウンド操作と高優先度割り込みを追加します。
- バックグラウンドオペレーションにより、MMC / eMMCはバックグラウンドオペレーションを実行できます
- 優先度の高い割り込みにより、MMC / eMMCの特定のコマンドを実行でき、優先度の高いタスクによって中断されます
2.1.3.5 eMMC v4.5xバージョン
v4.5バージョンは、MMCの開発履歴における別のマイルストーンバージョンです。このバージョンのカバーにより、公式にMMCAロゴが削除され、JEDECロゴのみが保持され、MMCAは歴史の段階から撤退しました。
同時に、v4.5バージョンでは、MMCカードのサポートが削除され、eMMC仕様の定義のみが保持されます。MMCカードも歴史的な段階から撤退し、eMMC標準の時代に入りました。
v4.5のその他の重要な改善点は次のとおりです。
HS200モードを増やし、動作周波数を200MHzに上げると、理論上の伝送速度は200MB /秒に達する可能性があります
キャッシュ機能を追加して、eMMCパフォーマンスをさらに向上させます。
2.1.4 eMMC v5.xバージョンステージ
この段階でのeMMC開発の主な方向は、パフォーマンスの向上です。
2013年にリリースされたv5.0バージョンはHS400モードを追加し、HS200に基づいてDDRモード（双方向信号サンプリング）を追加して、理論上の伝送速度を400MB /秒に向上させました。
2015年にリリースされたv5.1バージョンには、eMMCの操作効率を最適化し、eMMCの全体的なパフォーマンスを向上させるコマンドキュー機能が追加されました。
v5.1バージョンは、コマンドキューハードウェアサポートの設計標準を実装するためのホスト側のコマンドキューホストコントローラーインターフェイス（CQHCI）標準もリリースしました。
さらに、v5.1バージョンにはHS400ESモードが追加され、HS400モードに基づくCMD応答受信の信頼性が向上しています。
2.2 eMMCの開発動向
MMCは今日まで開発され、組み込みアプリケーション用のeMMC標準のみを残していますが、2015年のv5.1バージョンのリリース後、4年間、更新された標準はありませんでした。
eMMCがパフォーマンスをさらに向上させたい場合は、より高い周波数のクロックが必要であり、eMMCが使用するパラレルインターフェイスでは、シグナルインテグリティなどの側面でボトルネックが発生する可能性があります。
2016年に、JEDECによってリリースされたUFSストレージ規格は、eMMCのパラレルインターフェイスを置き換えるために差動シリアルバスを採用しました。これは、eMMCよりもはるかに優れたパフォーマンスを達成でき、eMMCを置き換える傾向があります。
現在、UMSはハイエンドハンドヘルドモバイルデバイスの分野でeMMCに徐々に取って代わっています。eMMCは、車載機、低コスト/ローエンドハンドヘルドデバイス、およびその他の一部の組み込みデバイスのアプリケーションの比較的高い割合も占めています。
現在、eMMCとUFSの両方がJEDECによって維持および開発されており、競合はありません。現在の状況から、eMMCが画期的なバージョンアップグレードを開始することはまずありません。
したがって、将来の開発傾向を推測できます。
eMMCは徐々にUFSに置き換えられ、時代遅れのテクノロジーになる可能性があります。eMMCは、一部の低コストまたは低パフォーマンスのストレージデバイスにも長期間存在します。
3. SD開発履歴
SD（Secure Digital Memory Card）カードはMMCカードに基づいて開発され、中国の名前は次のとおりです。安全なデジタルメモリカード。
SDカードのリリース当初、MMCカードとの最大の違いはセキュリティにあり、SDMI規格をサポートし、SDカードに保存された音楽の著作権保護などの機能を提供します。
SDカードは1999年に開発され、パナソニック、サンディスク、東芝は2000年にSDA（SDアソシエーション）協会を設立し、SDカード規格の開発をリードしました。
これまでのところ、SDカード規格はv7.0まで開発されており、モバイルメモリカードの分野で圧倒的な地位を占めています。
3.1重要なバージョンの進化
3.1.1 v1.xxバージョンステージ
v1.xxバージョンフェーズは2000年に始まり、v2.xxバージョンが2006年にリリースされるまで続きました。
おそらく後発の利点を生かして、SDカードは初期電圧v1.00バージョンでデュアル電圧動作モードと1/4ビットバス幅をサポートし、市場の初めに、MMCカードの同時期よりも多く市場に受け入れられました。
最初にリリースされたv1.00バージョンのSDカードの主な機能は次のとおりです。
- サイズ：24mm x 32mm x 2.1mm（ノーマル）/ 24mm x 32mm x 1.4mm（薄型）
- ピン：9ピン
- バス幅：1/4ビット
- バスモード：SDモード＆SPIモード
- 電圧：2.0-3.6V / 1.6-3.6V
- クロック：0 – 25MHz
- パフォーマンス：10MB / s
RS-MMCの市場競争に対処するために、SanDiskは2003年に21.5mm x 20mm x 1.4mmのサイズのminiSDを発売し、当時最小のNandメモリーカードと呼ばれていました。
SDカードとMMCカードは競争が進んでおり、2004年にリリースされたSD v1.10の主な競合相手はMMC v4.x標準です。
SD v1.10は、クロック周波数を0-50MHzに上げる高速モードを導入し、理論上の最大パフォーマンスは25MB /秒で、MMC v2.11規格と互換性があります。
同時に、TransFlashカード（T-FlashまたはTFカードとも呼ばれます）が発売され、後にmicroSDカードに統合されました。
microSDのサイズは11mm x 15mm x 1mmのみです。
この時点で、SDには3つの物理的なサイズ（SD、miniSD、microSD）があります。後続の市場スクリーニングでは、SDとmircoSDの2つの規格、つまり現在購入可能な2つのSDカードのみが保持されます（下図を参照）。 。
3.1.2 v2.xxバージョンステージ
SDカードはMMCカードに似ており、速度、容量、サイズの3つの方向に進化しています。
v1.xxバージョン段階では、SDカードのサイズと仕様が基本的に確定しています。2006年に導入されたv2.00規格は、SDカードの容量を32GBに拡張し、SDカードの容量を2つの仕様に分割しました：SD / SDHC：
- SD：標準容量のSDメモリーカード。容量が2GB以下のSDカードを指します。
- SDHC：大容量SDメモリーカード、2GB-32GB容量のSDカードを指します
3.1.3 v3.xxバージョンステージ
2009年にリリースされたv3.xxバージョンは、SDカード開発の歴史の中で非常に重要な段階であり、SDカード規格はv7.xxまで開発されましたが、v3.xxは依然として非常に人気があります。
v2.xxバージョンに基づいて、v3.xxには次のメジャーアップデートがあります。
- 追加されたSDXC容量標準、SDXC標準SDカード容量は32GB – 2TB
- クロックを208MHzに上げるUHS-I（超高速）バス標準を導入、最高の理論上の伝送速度は104MB /秒
SDカードの基本的な分類であるv3.xxバージョン：
- 容量：SD（0-2GB）、SDHC（2-32GB）、SDXC（32GB-2TB）
- 速度：デフォルト（0-25MHz）、高速モード（0-50MHz）、UHS-I（0 -208MHz）
3.1.4 v4.xxバージョンステージ
v3.xxバージョンからv4.xxバージョンまで、流域へのSDカード開発としてカウントできます。
v3.xxバージョンでは、SDカードでサポートされているバス仕様はすべて4ビット幅のパラレルバスで、最大動作周波数は208 MHz、理論上の伝送速度は104 MB /秒です。
eMMCで発生する問題と同様に、v3.xxバージョンのSD規格で伝送速度をさらに上げたい場合は、4ビットパラレルバスが抵抗になります。
したがって、v4.xxバージョンはUHS-IIモードを導入します。これは、低電圧シリアル差動バステクノロジーを使用して理論上の伝送速度を312MB /秒に上げ、全二重モードをサポートし、単一の理論上の速度は1.56Gbpsです。
3.1.5急速な発展の段階
v4.20バージョン以降、SD標準は急速な開発の段階に入りました。次のSDテクノロジーの進化図は、その開発をよく示しています。
v5.xxバージョンは、SDカードの容量と速度の分類仕様を統合します
v6.xxバージョンでは、理論上の伝送速度を524MB /秒に上げる新しい速度モードUHS-IIIが導入されています
v7.xxバージョンは速度と容量がアップグレードされ、SDUC容量仕様が導入され、バス伝送はPCIeをサポートし、理論上の伝送速度は940MB /秒に増加しています。
3.2 SD開発動向
SD規格の技術開発状況や市場に存在する既存のSDカード製品から判断すると、規格の策定は製品技術の開発をはるかに上回っています。
SDカードの現在の開発方向は、より大容量でより高速なものに過ぎず、どちらの開発方向もソリッドステートストレージの技術進歩に依存しています。
SD規格により、伝送チャネルが十分に厚くなっています。次に、各SDカードメーカーがこの厚いチャネルを埋め、その伝送パフォーマンスを効果的に使用する方法を見てみましょう。
4.まとめ
MMCとSDは、2つの同種ストレージテクノロジーとして20年以上の開発を経ており、今日では2つの異なる技術ルートに向かっています。
MMCは組み込みストレージ分野のeMMC標準に進化し、SDはモバイルストレージの分野に深く関わっています。
2つの現在の開発動向から、eMMCはより高度なUFS技術標準に置き換えられており、SDの開発の見通しはより広いようです。
テクノロジーの急速な発展に伴い、5Gとクラウドストレージテクノロジーの発展に伴い、ユビキタスな高速ネットワーク接続とクラウドストレージコストの削減は避けられない傾向になります。
これらの技術の進歩がUFS / eMMC / SDおよびその他のローカルストレージテクノロジーにどのような影響を与えるのかを待ちます。