Mémoire flash

Le flash NOR, inventé par Fujio Masuoka, un employé de Toshiba, fut le premier à être développé commercialement par Intel en 1988. Les temps d'effacement et d'écriture sont longs mais elle possède une interface d'adressage permettant un accès aléatoire et rapide à n'importe quelle position. Le stockage des données est 100 % garanti par le fabricant. Elle est adaptée à l'enregistrement de données informatiques destinées à être exécutées directement à partir de cette mémoire. Cette caractéristique est appelée « XIP » (eXecute In Place). La mémoire NOR est particulièrement bien adaptée à contenir l'OS par exemple dans les téléphones portables (principal marché des Flash NOR), les décodeurs télés, les cartes mères ou leurs périphériques (imprimantes, appareils photo, etc.) du fait que le code peut y être directement exécuté.

Du fait de son coût bien plus élevé que celui de la NAND et de sa densité limitée, elle n'est en général pas utilisée pour le stockage de masse.

Le flash NAND suivit en 1989, commercialisé par Toshiba. Cette mémoire est plus rapide à l'effacement et à l'écriture, offre une plus grande densité et un coût moins important par bit. Toutefois son interface d'entrée-sortie n'autorise que l'accès séquentiel. Cela tend à limiter — au niveau du système — sa vitesse effective de lecture, et à compliquer le démarrage direct à partir d'une mémoire NAND. De ce fait elle est moins bien adaptée que la NOR pour exécuter du code machine. Du fait de son prix moins élevé, elle est présente dans de nombreux assistants et téléphones portables en utilisant par blocs la mémoire RAM en mode page comme support d'exécution. Le fabricant ne garantit pas en général le stockage des données à 100 % mais un taux d'erreurs inférieur à une limite donnée. Cette fiabilité limitée nécessite la mise en place d'un système de gestion des erreurs (ECC - Error Code Correction, Bad blocks management, etc.) au niveau de l'application — comme cela est le cas, par exemple, pour les disques durs. Elle est donc utilisée pour le stockage d'informations. Quasiment toutes les mémoires de masse externes (carte MMC, clé USB, carte SD et carte MS) utilisent cette technologie.

Samsung débute fin 2009 la production d’une puce de 4 Go de mémoire flash NAND, gravée en 30 nm, et dont la particularité est d’avoir une interface de type DDR (double data rate). Bien que ces dernières souffrent encore de problèmes de performances qui font qu’elles ne sont pas utilisées sur les SSD , ces puces offriraient un débit trois fois supérieur à celles basées sur une interface SDR (single data rate). Des constructeurs comme Toshiba, IM Flash Technologies (Micron / Intel) et Samsung utilisent des mémoires Flash NAND MLC (multi level cell) stockant deux bits par cellule ou bien de la NAND TLC (Triple level cell) stockant trois bits par cellule (MLC 3PBC).

Une norme d'interface ouverte aux mémoires flash a été créée par un groupe de travail nommé « ONFI » (Open NAND Flash Interface) composé de différents fabricants de mémoire NAND flash, incluant Intel, Micron, Phision Electronics, SanDisk, SK Hynix, Sony et Spansion[2].

En 2019, la puce NAND équipant le téléphone P30 Pro de Huawei équivaut à plus de 7 % des coûts de fabrication de celui-ci[3].

Dans l'ordre alphabétique :

CompactFlash (CF)

il s'agit 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. Ce modèle de carte fut longtemps utilisé par 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 portables 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 lecteurs 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 trois 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[10] (7,41 à 25 Mb/s).

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 ou 5 V). Appelées aussi « SSFDC » (de l'anglais 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 photo numériques compacts utilisant les cartes xD.

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

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

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 dix broches. Les cartes Micro comportent onze broches et les futures technologies PRO-HG nécessiteront un connecteur à quatorze 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, l'appareil doit non seulement prendre en charge les Memory Stick PRO, mais aussi utiliser le système de fichier FAT32[11]. 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 deux parties égales. Le choix de l'une ou l'autre partition se fait par un interrupteur au dos de la carte.

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.

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.

Toutes les dimensions sont en mm, volumes en mm³ et les masses en g.