SD-Karte

Die SD-Karte ist ein proprietäres , nichtflüchtiges Flash -Speicherkartenformat, das von der SD Association (SDA) entwickelt wurde. Sie ist in drei physischen Formen erhältlich: der SD-Karte in voller Größe, der kleineren miniSD (mittlerweile veraltet) und der kleinsten microSD . Aufgrund ihrer kompakten Bauform sind SD-Karten in einer Vielzahl tragbarer Unterhaltungselektronikgeräte weit verbreitet, darunter Digitalkameras , Camcorder , Videospielkonsolen , Mobiltelefone, Action-Kameras und Kameradrohnen. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

Das Format wurde im August 1999 unter dem Namen Secure Digital von SanDisk , Panasonic (damals Matsushita) und Kioxia (damals Teil von Toshiba ) eingeführt. Es war als Nachfolger des MultiMediaCard- Formats (MMC) konzipiert und bot zahlreiche Verbesserungen, darunter ein digitales Rechtemanagement (DRM), ein robusteres Gehäuse und einen mechanischen Schreibschutzschalter. Diese Verbesserungen trugen zusammen mit der starken Unterstützung der Branche zu seiner weiten Verbreitung bei.

Zur Verwaltung von Lizenz- und Urheberrechten gründeten die Gründerunternehmen die SD-3C, LLC. Im Januar 2000 riefen sie außerdem die SD Association ins Leben, eine gemeinnützige Organisation, die für die Entwicklung der SD-Spezifikationen und die Förderung des Formats zuständig ist. ^{[ 3 ]} Im Jahr 2023 zählte die SDA rund 1000 Mitgliedsunternehmen. Die Vereinigung verwendet markenrechtlich geschützte Logos der SD-3C, um die Einhaltung offizieller Standards zu gewährleisten und die Produktkompatibilität zu kennzeichnen. ^{[ 4 ]}

1994 brachte SanDisk das CompactFlash- Format (CF) auf den Markt, einen der ersten erfolgreichen Flash-Speicherkartentypen. ^{[ 5 ]} CF überflügelte mehrere konkurrierende frühe Formate, darunter die Miniature Card und SmartMedia . Ende der 1990er-Jahre kam es jedoch zu einer Vielzahl proprietärer Formate wie Sonys Memory Stick und der xD-Picture Card von Olympus und Fujifilm, ^was zu einem fragmentierten Speicherkartenmarkt führte. ^{[ 5} ]

Um diesen Herausforderungen zu begegnen, ging SanDisk 1996 eine Partnerschaft mit Siemens und Nokia ein , um eine neue, briefmarkengroße Speicherkarte namens MultiMediaCard (MMC) zu entwickeln. Obwohl die MMC technisch innovativ war, verlief ihre Verbreitung schleppend, und selbst Nokia integrierte die Unterstützung dafür nur zögerlich in seine Mobilgeräte. ^{[ 5 ]}

1999 wurde SanDisk von Panasonic (damals Matsushita) und Kioxia (damals Teil von Toshiba ) kontaktiert, um ein neues Format als Nachfolger der zweiten Generation von MMC zu entwickeln. ^{[ 6 ]} Ziel war die Entwicklung einer portablen, leistungsstarken Speicherkarte mit integrierten Sicherheitsfunktionen und erweiterter Interoperabilität. Aus Sorge, Marktanteile an Sonys proprietären Memory Stick zu verlieren, sahen Toshiba und Panasonic in der Zusammenarbeit eine Chance, einen offenen, branchenweit anerkannten Standard zu etablieren. ^{[ 5 ] [ 7 ]}

Panasonic und Toshiba, die bereits bei der Super Density Disc (einem Vorläufer der DVD ) zusammengearbeitet hatten, verwendeten ihr stilisiertes „SD“-Logo für das Secure Digital (SD)-Kartenformat wieder. ^{[ 8 ]} In Erwartung des Wachstums von MP3-Playern setzten sie sich auch für die Unterstützung von Digital Rights Management (DRM) ein, um Rechteinhaber, die sich vor Piraterie fürchteten, zu beruhigen. ^{[ 5 ] [ 9 ]} Das verwendete DRM-System – Content Protection for Recordable Media (CPRM) – war zuvor in Zusammenarbeit mit IBM und Intel entwickelt worden und entsprach dem Standard der Secure Digital Music Initiative . ^{[ 10 ]} Obwohl CPRM oft als Faktor für die breite Unterstützung des Formats in der Branche genannt wird, wurde es in der Praxis selten implementiert. ^{[ 11 ] [ 12 ]} SD-Karten verfügten außerdem über einen mechanischen Schreibschutzschalter, und frühe SD-Kartensteckplätze waren abwärtskompatibel mit MMC-Karten. ^{[ 13 ]} Anfang 2000 kamen die ersten kommerziellen SD-Karten auf den Markt.Es wurden Versionen mit 8 MB Speicherplatz veröffentlicht, kurz darauf folgten Versionen mit größerer Kapazität. ^{[ 14 ]} Bis August 200064-MB -Karten wurden für etwa 200 US-Dollar (entspricht 374 US-Dollar im Jahr 2025) verkauft . ^{[ 15 ]} Laut SanDisk wurde die Akzeptanz bei den Verbrauchern durch das Engagement von Toshiba und Panasonic beschleunigt, kompatible Geräte parallel zu den Karten auf den Markt zu bringen. ^{[ 5 ]}

Zur Förderung von Standardisierung und Interoperabilität kündigten SanDisk, Toshiba und Panasonic auf der Consumer Electronics Show (CES) im Januar 2000 die Gründung der SD Association (SDA) an . Die SDA mit Hauptsitz in San Ramon, Kalifornien , umfasste anfänglich 30 Mitgliedsunternehmen und ist inzwischen auf rund 800 Organisationen weltweit angewachsen. ^{[ 16 ]}

Auf der CeBIT im März 2003 stellte SanDisk das miniSD-Kartenformat vor und demonstrierte es. ^{[ 17 ]} Die SD Association (SDA) übernahm miniSD noch im selben Jahr als Erweiterung des SD-Kartenstandards im kleineren Format, primär für den Einsatz in Mobiltelefonen. Mit der Einführung der noch kleineren microSD-Karte im Jahr 2008 wurde das Format jedoch weitgehend verdrängt. ^{[ 18 ]}

Das microSD-Format wurde 2004 von SanDisk auf der CeBIT vorgestellt, zunächst unter dem Namen T-Flash, später umbenannt in TransFlash oder TF. ^{[ 19 ] [ 20 ]} 2005 übernahm die SDA das Format unter dem offiziellen Namen microSD, obwohl der Name TransFlash weiterhin als Oberbegriff für microSD-Karten gebräuchlich ist. ^{[ 21 ] [ 22 ] [ 23 ]} Ein passiver Adapter ermöglicht die Verwendung von microSD-Karten in Standard-SD-Kartensteckplätzen und gewährleistet so die Abwärtskompatibilität zwischen verschiedenen Geräten.

Die Speicherkapazität von SD-Karten stieg in den 2010er Jahren stetig an, angetrieben durch Fortschritte in der NAND-Flash-Fertigung und bei den Schnittstellengeschwindigkeiten. Im Januar 2009 führte die SDA das Secure Digital eXtended Capacity (SDXC)-Format ein, das bis zu … unterstützt.2 TB Speicherplatz und Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu300  MB/s . ^{[ 24 ]} SDXC-Karten sind standardmäßig mit dem exFAT- Dateisystem formatiert . ^{[ 25 ]}

Die ersten SDXC-Karten erschienen 2010, wobei frühe Modelle Speicherkapazitäten von32 bis 64 GB und Lese-/Schreibgeschwindigkeiten von mehreren hundert Megabit pro Sekunde. ^{[ 26 ]} Die Akzeptanz bei den Verbrauchern beschleunigte sich, als Digitalkameras, Smartphones und Kartenlesegeräte SDXC-kompatibel wurden.

Bis 2011 boten die Hersteller SDXC-Karten in folgenden Formaten an:Speicherkapazitäten von 64 und 128 GB , wobei einige Modelle UHS-Geschwindigkeitsklasse 10 und schneller unterstützen. ^{[ 27 ]} In den folgenden Jahren wurden regelmäßig neue Kapazitätsmeilensteine ​​erreicht:256 GB im Jahr 2013512 GB im Jahr 20141 TB im Jahr 2019, und2 TB im Jahr 2022. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

Die 2018 angekündigte Secure Digital Ultra Capacity (SDUC)-Spezifikation erweiterte die maximale Kapazität auf128 TB und erhöhte theoretische Übertragungsgeschwindigkeiten auf985  MB/s . ^{[ 30 ]} Im Jahr 2024 kündigte Western Digital die erste an4 TB SDUC-Karte, geplante Markteinführung 2025. ^{[ 31 ]}

Es gibt vier definierte SD-Speicherkapazitätsstandards: Standard Capacity (SDSC), High Capacity (SDHC), Extended Capacity (SDXC) und Ultra Capacity (SDUC). Neben der Festlegung maximaler Speicherkapazitäten definieren diese Standards auch bevorzugte Dateisysteme für die Formatierung der Speicherkarten. ^{[ 25 ] [ 32 ] [ 33 ]}

Vergleich der Kapazitätsnormen ^{[ 25 ]}

	SDSC	SDHC	SDXC	SDUC
Markieren
Maximale Kapazität	2 GB	32 GB	2 TB	128 TB
Dateisystem	FAT12 , FAT16	FAT32	exFAT

Die ursprüngliche Secure Digital ( SD )-Karte wurde 1999 als Nachfolger des MMC-Formats eingeführt. Die Bezeichnung SD Standard Capacity ( SDSC ) wurde später verwendet, um sie von neueren Varianten zu unterscheiden. Obwohl sie auf derselben elektrischen Schnittstelle wie MMC basiert, führte das SD-Format mehrere Verbesserungen ein, die auf eine höhere Benutzerfreundlichkeit, Langlebigkeit und Leistung abzielten.

• Eine gekerbte, asymmetrische Form zur Vermeidung von Fehleinführungen. ^{[ 34 ] : 27–28}
• Versenkte elektrische Kontakte zum Schutz vor Beschädigung und Verschmutzung.
• Ein vieradriger Datenbus für schnellere Übertragungen im Vergleich zur einzelnen Datenleitung des MMC. ^{[ 34 ] : 17}
• Ein mechanischer Schreibschutzschalter. ^{[ 34 ] : 27}
• Diese Eigenschaften gingen mit einer erhöhten Kartendicke einher: 2,1 mm (0,083 Zoll) bei Standard-SD-Karten im Vergleich zu 1,4 mm (0,055 Zoll) bei MMC-Karten. Eine 1,4 mm (0,055 Zoll) dünne SD- Variante wurde ebenfalls definiert ^{[ 34 ]} , fand aber kaum Verwendung.

SDSC-Karten unterstützen Kapazitäten bis zu2 GB und verwenden das FAT12- oder FAT16 -Dateisystem. Sie sind zwar weiterhin mit den meisten SD-fähigen Geräten kompatibel, wurden aber weitgehend durch Formate mit höherer Kapazität abgelöst.

Aufgrund physikalischer Unterschiede passen SD-Karten in voller Größe nicht in die schmalen MMC-Kartensteckplätze.

SD High Capacity ( SDHC ) wurde mit der SD-Spezifikation Version 2.0 eingeführt, die im Januar 2006 veröffentlicht wurde. ^{[ 35 ]} Sie erweitert die maximale Kapazität auf32 GB im Vergleich zu2 GB -Grenze des SDSC. ^{[ 25 ]}

SDHC-Karten sind physisch identisch mit den älteren SD-Karten mit Standardkapazität (SDSC), unterscheiden sich jedoch in der Art der Datenspeicherung und -adressierung. Dies beinhaltet eine Neudefinition des kartenspezifischen Datenregisters (CSD-Register) (Details siehe Abschnitt „ Berechnung der Speicherkapazität “). Darüber hinaus sind SDHC-Karten typischerweise mit dem FAT32- Dateisystem vorformatiert.

Um ältere SDSC-Karten zu unterstützen, werden SDHC-kompatible Geräte benötigt. Allerdings erkennen ältere SDSC-Geräte SDHC-Karten möglicherweise nicht ohne ein Firmware- Update. ^{[ 36 ]} Ältere Betriebssysteme wie Windows XP benötigen Patches oder Service Packs, um auf SDHC-Karten zugreifen zu können. ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]}

SD eXtended Capacity ( SDXC ) wurde mit der SD-Spezifikation Version 3.01 eingeführt, die im Januar 2009 veröffentlicht wurde. ^{[ 40 ]} Sie erweitert die maximale Speicherkapazität auf2 TB im Vergleich zuSDHC-Karten haben eine Speicherbegrenzung von 32 GB . SDXC-Karten werden mit dem exFAT- Dateisystem formatiert, das vom SDXC-Standard vorgeschrieben ist. ^{[ 41 ] [ 25 ]} Während Windows Vista SP1 und höher sowie Mac OS X 10.6.5 und höher exFAT nativ unterstützen, war die Unterstützung in BSD- und Linux- Distributionen eingeschränkt, bis Microsoft die exFAT-Spezifikation veröffentlichte und der Linux-Kernel 5.4 einen Open-Source-Treiber enthielt. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]}

SDXC-Karten können in andere Dateisysteme (z. B. ext4 , UFS , VFAT oder NTFS ) formatiert werden, was die Kompatibilität mit älteren Geräten oder Systemen ohne exFAT-Unterstützung verbessern kann. Viele SDHC-kompatible Hosts können SDXC-Karten verwenden, wenn diese in FAT32 formatiert wurden; vollständige Kompatibilität ist jedoch nicht garantiert. ^{[ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]}

SD Ultra Capacity ( SDUC ) wurde mit der SD-Spezifikation Version 7.0 eingeführt, die im Juni 2018 veröffentlicht wurde. Sie erweitert die maximale Speicherkapazität auf128 TB im Vergleich zuSDXC-Karten haben eine Speicherkapazität von 2 TB . ^{[ 49 ]} Wie SDXC-Karten verwenden auch SDUC-Karten standardmäßig das exFAT-Dateisystem.

Die Buskennzeichnung gibt sowohl die Busschnittstelle als auch die minimale Datenübertragungsleistung eines Geräts an (im Gegensatz zu Geschwindigkeitsklassen, die die Kartenleistung angeben) und bezieht sich auf die kontinuierlichen sequenziellen Lese- und Schreibgeschwindigkeiten. Dies ist besonders relevant für die Verarbeitung großer Dateien wie Fotos und Videos, bei denen die Daten in zusammenhängenden Blöcken abgerufen werden. Die SD-Spezifikation hat die Busgeschwindigkeit im Laufe der Zeit durch Erhöhung der Taktfrequenz für die Datenübertragung zwischen Karte und Host-Gerät verbessert. Unabhängig von der Busgeschwindigkeit kann eine Karte während eines Lese- oder Schreibvorgangs signalisieren, dass sie „beschäftigt“ ist. Die Einhaltung höherer Busstandards reduziert in der Regel die Abhängigkeit von diesem „Beschäftigt“-Signal und ermöglicht so effizientere und kontinuierlichere Datenübertragungen.

Vergleich der Busgeschwindigkeiten ^{[ 50 ]}

Schnittstelle	Markieren	Bus			Kapazitätsstandard				Spezifikation
		Geschwindigkeit	PCIe	Doppelhaushälfte	SD	SDHC	SDXC	SDUC
Standard	—N / A	12,5  MB/s	—N / A	Hälfte	Ja	Ja	Ja	Ja	1.01
Hohe Geschwindigkeit		25  MB/s		Hälfte					1.10
UHS-I		50  MB/s		Hälfte	NEIN				3.01
		104  MB/s
UHS-II		156  MB/s		Voll					4,00 4.10
		312  MB/s		Hälfte
UHS-III		312  MB/s		Voll					6,00
		624  MB/s
SD Express		985  MB/s	3,1x1	—N / A					7,00 7.10
		1969  MB/s	3,1x2 4,0x1						8.0
		3938  MB/s	4,0x2

Die ursprüngliche SD-Busschnittstelle, die mit Version 1.00 der SD-Spezifikation eingeführt wurde, unterstützte eine maximale Übertragungsrate von12,5  MB/s . Dieser Modus wird als Standardgeschwindigkeit bezeichnet .

Mit Version 1.10 der Spezifikation führte die SD Association den High-Speed -Modus ein, der die maximale Übertragungsrate erhöhte auf25  MB/s . Diese Verbesserung wurde entwickelt, um den steigenden Leistungsanforderungen von Geräten wie Digitalkameras gerecht zu werden. ^{[ 51 ]}

Die Ultra High Speed ​​( UHS )-Busschnittstelle ermöglicht eine schnellere Datenübertragung auf SDHC-, SDXC- und SDUC-Karten. ^{[ 51 ] [ 52 ]}

UHS-kompatible Karten sind neben dem SD-Logo mit römischen Ziffern gekennzeichnet, die die Version des UHS-Standards und damit die unterstützten Busgeschwindigkeiten angeben. ^{[ 51 ] [ 53 ]} Diese Karten bieten deutlich höhere Lese- und Schreibgeschwindigkeiten als ältere SD-Kartentypen und eignen sich daher hervorragend für hochauflösende Videos, Serienaufnahmen und andere datenintensive Anwendungen.

Um höhere Übertragungsgeschwindigkeiten zu erreichen, nutzen UHS-Karten und -Geräte spezielle elektrische Signal- und Hardware-Schnittstellen. UHS-I-Karten arbeiten bei1,8 V anstelle des Standards3,3 V und verwenden einen Vier-Bit-Übertragungsmodus. UHS-II und UHS-III führen eine zweite Reihe von Schnittstellenpins ein, um eine zweite Datenübertragungsspur hinzuzufügen und verwenden Low-Voltage Differential Signaling (LVDS) bei0,4 V zur Erhöhung der Geschwindigkeit und Reduzierung des Stromverbrauchs und elektromagnetischer Störungen (EMI). ^{[ 54 ] [ 50 ]}

Folgende UHS-Geschwindigkeitsklassen sind definiert:

Die Unterstützung für die UHS-I-Schnittstelle wurde mit der SD-Spezifikation Version 3.01 eingeführt, die im Mai 2010 veröffentlicht wurde. Diese Version fügte mehrere neue Übertragungsmodi hinzu: SDR50 , das eine100-MHz -Takt mit einfacher Datenratensignalisierung, um bis zu50  MB/s ; DDR50 , ein Modus mit doppelter Datenrate bei50 MHz , die Daten an beiden Taktflanken bis zu50  MB/s ; und SDR104 , wodurch die Taktfrequenz erhöht wird auf208 MHz , wodurch Übertragungsraten von bis zu104  MB/s . ^{[ 40 ]}

Im Jahr 2018 entwickelte SanDisk einen proprietären Modus, der inoffiziell als DDR200 bekannt ist und die doppelte Datenrate mit einer kombiniert.208 MHz Taktfrequenz, um Lesegeschwindigkeiten von bis zu170  MB/s ohne zusätzliche Pins. Die Schreibgeschwindigkeit bleibt begrenzt auf104  MB/s , ähnlich wie SDR104. Diese höheren Geschwindigkeiten werden typischerweise beim Auslesen von Daten von Speicherkarten mit speziellen Lesegeräten verwendet. ^{[ 55 ] [ 56 ]} Im Jahr 2022 führte SanDisk DDR225 ein und steigerte die Leistung damit weiter auf bis zu200  MB/s Lesegeschwindigkeit und140  MB/s Schreibgeschwindigkeit. Obwohl keiner der beiden Modi offiziell zur SD-Spezifikation gehört, werden sie von mehreren anderen Herstellern verwendet. ^{[ 57 ] [ 58 ]} Im Jahr 2024 brachte SanDisk eine 2-TB-microSD-Karte auf den Markt, die mit dem schnelleren DDR275-Speicher 250/150 MB/s (Lesen/Schreiben) erreicht. Im selben Jahr kündigte Silicon Motion den SM2709-Kartencontroller an, der die noch schnellere DDR300-Signalisierung unterstützt. Dank dieser Verbesserungen ist UHS-I nun fast so schnell wie UHS-II.

Die Unterstützung für die UHS-II-Schnittstelle wurde mit der SD-Spezifikation Version 4.0 eingeführt, die im Januar 2011 veröffentlicht wurde. Sie fügte zwei neue Übertragungsmodi hinzu: FD156 , der bis zu … unterstützt.156  MB / s Vollduplex und HD312 ermöglichen bis zu312  MB/s im Halbduplex-Modus. Diese Geschwindigkeiten erforderten eine zweite Reihe von Anschlüssen für LVDS, wodurch sich die Gesamtzahl auf 17 für Standardkarten und 16 für microSD-Karten erhöhte. ^{[ 51 ] [ 59 ]}

Jede LVDS-Spur kann bis zu156  MB/s . Im Vollduplex-Modus wird eine Datenleitung zum Senden und die andere zum Empfangen von Daten verwendet. Im Halbduplex-Modus arbeiten beide Leitungen in die gleiche Richtung.

Während die erste Nutzung in Kameras um 2014 begann, dauerte die breitere Implementierung noch einige Jahre, da nur wenige Anwendungen die durch die Schnittstelle gebotene höhere Geschwindigkeit benötigten. ^{[ 60 ]} Stand 2025 unterstützen nur etwa 100 Kameras, hauptsächlich High-End-Modelle, UHS-II-Karten. ^{[ 61 ]}

Die Unterstützung für die UHS-III-Schnittstelle wurde mit der SD-Spezifikation Version 6.0 eingeführt, die im Februar 2017 veröffentlicht wurde. Sie fügte zwei neue Vollduplex-Übertragungsmodi hinzu: FD312 , der bis zu … bietet.312  MB/s und FD624 , was einer Verdopplung entspricht.624  MB/s . ^{[ 62 ]} UHS-III behält aus Gründen der Abwärtskompatibilität die gleiche physische Schnittstelle und Pinbelegung wie UHS-II bei. ^{[ 63 ]} Allerdings ist UHS-III bis 2025 nur wenig verbreitet und wird sich voraussichtlich nicht flächendeckend durchsetzen, da die SDA stattdessen SD Express priorisiert, welches zwar noch höhere Übertragungsraten bietet, die Abwärtskompatibilität aber auf UHS-I-Geschwindigkeiten beschränkt. ^{[ 64 ]}

SD Express wurde mit der SD-Spezifikation Version 7.0 eingeführt, die im Juni 2018 veröffentlicht wurde. Durch die Nutzung einer einzelnen PCI Express 3.0 (PCIe)-Lane und die Unterstützung des NVM Express (NVMe)-Speicherprotokolls ermöglicht SD Express Vollduplex-Übertragungsgeschwindigkeiten von bis zu985  MB/s . SD-Express-Karten unterstützen Direct Memory Access (DMA), was die Leistung verbessern kann. Sicherheitsforscher warnen jedoch, dass dies im Falle einer kompromittierten oder manipulierten Karte auch die Angriffsfläche vergrößern kann. ^{[ 65 ]} Kompatible Karten müssen sowohl PCIe als auch NVMe unterstützen und können als SDHC, SDXC oder SDUC formatiert sein. Aus Gründen der Abwärtskompatibilität müssen SD-Express-Karten außerdem die High-Speed- und UHS-I-Busschnittstellen unterstützen. Da die PCIe-Schnittstelle jedoch die zweite Pinreihe wiederverwendet, die zuvor von UHS-II und UHS-III genutzt wurde, ist die Kompatibilität mit älteren Geräten auf UHS-I-Geschwindigkeiten beschränkt. Die Spezifikation reserviert zudem Platz für zwei zusätzliche Pins für zukünftige Anwendungen. ^{[ 66 ]}

Im Februar 2019 führte die SD Association microSD Express ein, zusammen mit aktualisierten visuellen Kennzeichnungen, um Benutzern die Identifizierung kompatibler Karten und Geräte zu erleichtern. ^{[ 67 ] [ 68 ]}

Die im Mai 2020 veröffentlichte SD-Spezifikation Version 8.0 erweiterte die Schnittstelle um die Unterstützung von PCIe 4.0 und führte Dual-Lane-Konfigurationen für Karten in voller Größe ein, indem eine dritte Reihe elektrischer Kontakte hinzugefügt wurde, wodurch sich die Gesamtzahl auf 26 erhöhte. Dies steigerte die theoretische maximale Übertragungsrate auf3938  MB/s mit Dual-Lane PCIe 4.0. ^{[ 69 ]} Aufgrund von Platzmangel kann der microSD-Formfaktor keine dritte Kontaktreihe aufnehmen und bleibt auf eine einzelne PCIe-Lane beschränkt.

Die Akzeptanz verlief schrittweise. Im Februar 2024 begann Samsung mit der Auslieferung erster Muster seiner microSD-Express-Karten, die kommerzielle Verfügbarkeit blieb jedoch begrenzt. ^{[ 70 ]} Das Interesse wuchs im April 2025, als Nintendo ankündigte, dass die Switch 2 ausschließlich microSD-Express-Karten unterstützen würde, während die Unterstützung von UHS-I-Karten auf die Übertragung von Medien von älteren Modellen beschränkt sei. ^{[ 71 ]}

Stand Juni 2025 sind nur Single-Lane-PCIe-3.1-SD-Express-Karten im Handel erhältlich; PCIe-4.0- oder Dual-Lane-Karten sind noch nicht allgemein verfügbar. ^{[ 60 ]}

Vergleich der Geschwindigkeitsklassen von Karten ^{[ 72 ]}

Mindestgeschwindigkeit	Geschwindigkeitsklasse				Videoformat [ a ]
	Original	UHS	Video	SD Express	SD	HD	4K	8K
2  MB/s	Klasse 2 (C2)	—N / A	—N / A	—N / A	Ja	NEIN	NEIN	NEIN
4  MB/s	Klasse 4 (C4)					Ja
6  MB/s	Klasse 6 (C6)		Klasse 6 (V6)				Ja
10  MB/s	Klasse 10 (C10)	Klasse 1 (U1)	Klasse 10 (V10)
30  MB/s	—N / A	Klasse 3 (U3)	Klasse 30 (V30)					Ja
60  MB/s		—N / A	Klasse 60 (V60)
90  MB/s			Klasse 90 (V90)
150  MB/s			—N / A	Baureihe 150 (E150)
300  MB/s				Baureihe 300 (E300)
450  MB/s				Baureihe 450 (E450)
600  MB/s				Baureihe 600 (E600)

Die Geschwindigkeitsklassen wurden eingeführt, um die minimale Datenübertragungsleistung einer SD-Karte (im Gegensatz zur Busgeschwindigkeit, die die Geräteleistung angibt) hinsichtlich der kontinuierlichen sequenziellen Schreibleistung anzugeben. Diese Leistung ist wichtig beim Übertragen großer Dateien, insbesondere bei Aufgaben wie Videoaufnahmen, die einen konstanten Durchsatz erfordern, um Frameverluste zu vermeiden. ^{[ 53 ]}

Bei Überschneidungen von Geschwindigkeitsklassen zeigen Hersteller oft mehrere Symbole auf derselben Karte an, um die Kompatibilität mit verschiedenen Host-Geräten und Standards anzuzeigen.

Die ursprünglichen Geschwindigkeitsklassen – Klasse 2, 4, 6 und 10 – legen minimale, dauerhafte Schreibgeschwindigkeiten von 2, 4, 6 und 10 fest.10  MB/s bzw. Grafikkarten der Klasse 10 setzen ein nicht fragmentiertes Dateisystem voraus und nutzen den High-Speed-Busmodus. ^{[ 40 ]} Sie werden durch eine mit einem „C“ umrandete Zahl gekennzeichnet (z. B. C2, C4, C6 und C10).

Die Geschwindigkeitsklassen Ultra High Speed ​​(UHS) – U1 und U3 – geben die minimalen, dauerhaften Schreibgeschwindigkeiten an.10 bzw. 30  MB/s . Diese Klassen werden durch eine Zahl in einem „U“ dargestellt und sind für Aufgaben mit hohem Bandbreitenbedarf wie 4K-Videoaufnahmen ausgelegt . ^{[ 73 ]}

Die Videogeschwindigkeitsklassen – V6, V10, V30, V60 und V90 – geben die minimalen, dauerhaften Schreibgeschwindigkeiten an.6, 10, 30, 60 bzw. 90  MB/s . ^{[ 74 ] [ 53 ] [ 75 ] [ 76 ]} Diese Klassen werden durch ein stilisiertes „V“ gefolgt von der Zahl dargestellt und wurden eingeführt, um hochauflösende Formate wie 4K und 8K zu unterstützen und sie an die Leistungsmerkmale von Multi-Level-Cell -NAND-Flash-Speicher anzupassen. ^{[ 77 ] [ 78 ]}

Die SD-Express-Geschwindigkeitsklassen – E150, E300, E450 und E600 – geben die minimalen, dauerhaften Schreibgeschwindigkeiten an.150, 300, 450 bzw. 600  MB/s . ^{[ 79 ]} Diese Klassen werden durch ein stilisiertes „E“ gefolgt von der Zahl in einem abgerundeten Rechteck dargestellt. Sie sind für datenintensive Anwendungen wie die Verarbeitung großer Videomengen, Echtzeitanalysen und die Softwareausführung konzipiert. ^{[ 79 ]}

Bewertung	Ca. (MB/s)	Vergleichbare Geschwindigkeitsklasse
16×	2.34	(13×)
32×	4,69	(27×)
48×	7.03	(40×)
100×	14.6	(67×)

Anfangs verwendeten einige Hersteller ein „ד-Bewertungssystem, das auf der Geschwindigkeit eines Standard -CD-ROM-Laufwerks basierte (150  kB/s oder1,23 Mbit/s ), doch dieser Ansatz war inkonsistent und oft unklar. Er wurde später durch standardisierte Geschwindigkeitsklassensysteme ersetzt, die garantierte Mindestschreibgeschwindigkeiten festlegen. ^{[ 40 ] [ 75 ] [ 80 ] [ 81 ]}

Die Geschwindigkeitsklassen garantieren eine minimale Schreibleistung, beschreiben aber nicht vollständig die tatsächliche Geschwindigkeit, die je nach Faktoren wie Dateifragmentierung , Schreibverstärkung aufgrund der Flash-Speicherverwaltung, Wiederholungsvorgängen des Controllers zur Soft-Error-Korrektur und sequenziellen vs. zufälligen Schreibmustern variieren kann.

In manchen Fällen können Grafikkarten derselben Geschwindigkeitsklasse sehr unterschiedliche Leistungen erbringen. Beispielsweise kann die Geschwindigkeit beim zufälligen Schreiben kleiner Dateien deutlich geringer sein als die sequentielle Leistung. Eine Studie aus dem Jahr 2012 ergab, dass einige Grafikkarten der Klasse 2 bei zufälligen Schreibvorgängen besser abschnitten als Grafikkarten der Klasse 10. ^{[ 82 ]} Ein weiterer Test aus dem Jahr 2014 berichtete von einem 300-fachen Unterschied in der Leistung beim Schreiben kleiner Dateien zwischen verschiedenen Grafikkarten, wobei eine Grafikkarte der Klasse 4 in bestimmten Anwendungsfällen höher bewertete Grafikkarten übertraf. ^{[ 83 ]}

Vergleich der Bewertungen der Anwendungsleistungsklassen ^{[ 84 ]}

Bewertung	Minimale zufällige IOPS		Minimale kontinuierliche sequentielle Schreibvorgänge
	Lesen	Schreiben
Klasse 1 (A1)	1.500	500	10  MB/s
Klasse 2 (A2)	4.000	2.000

Die Application Performance Class -Bewertungen wurden 2016 eingeführt, um SD-Karten zu kennzeichnen, die in der Lage sind, Anwendungen zuverlässig auszuführen und zu speichern, sowie allgemeine Aufgaben wie das Speichern von Fotos, Videos, Musik und Dokumenten zu bewältigen.

Frühere Geschwindigkeitsbewertungen von SD-Karten konzentrierten sich auf die sequentielle Lese- und Schreibleistung, die beim Übertragen großer Dateien wichtig ist. Anwendungen und Betriebssysteme greifen jedoch häufig auf viele kleine Dateien zu – ein Muster, das als wahlfreier Zugriff bekannt ist – was andere Anforderungen an den Speicher stellt. ^{[ 85 ]} Vor der Einführung der Application Performance Classes konnte die Leistung beim wahlfreien Zugriff zwischen verschiedenen Karten erheblich variieren und stellte in einigen Anwendungsfällen einen limitierenden Faktor dar. ^{[ 82 ] [ 83 ] [ 86 ]}

Mit der zunehmenden Verwendung von SD-Karten als App-Speicher und System-Boot-Volumes – insbesondere in Mobilgeräten, Einplatinencomputern und eingebetteten Systemen – wurde eine neue Leistungsmetrik erforderlich. ^{[ 85 ]} Dieser Bedarf wurde durch die Android-Funktion „Adoptable Storage“ noch dringlicher , die es ermöglicht, SD-Karten als internen (nicht entfernbaren) Speicher auf Smartphones und Tablets zu nutzen. ^{[ 87 ]}

Um diesem Problem zu begegnen, führte die SD Association die Anwendungsleistungsklassen ein. Die erste, A1, definiert in der SD-Spezifikation 5.1 (veröffentlicht im November 2016), erfordert mindestens 1.500 Ein-/Ausgabeoperationen pro Sekunde ( IOPS ) für Lese- und 500 IOPS für Schreibvorgänge.4-kB -Blöcke. Die höherwertige A2-Klasse, definiert in Spezifikation 6.0 (veröffentlicht im Februar 2017), erhöht die Schwellenwerte auf 4.000 Lese- und 2.000 Schreib-IOPS. Um diese Geschwindigkeiten zu erreichen, muss das Host-Gerät jedoch Befehlswarteschlangen und Schreibcaching unterstützen . Diese Funktionen ermöglichen es der Karte, die Ausführung mehrerer gleichzeitiger Aufgaben zu optimieren und Daten temporär zu speichern. ^{[ 88 ]} Wird dies nicht ausreichend unterstützt, sinkt die Leistung auf das Niveau von A1. Sowohl A1- als auch A2-Karten müssen zudem eine minimale sequentielle Schreibgeschwindigkeit von … erreichen.10  MB/s , entsprechend den Geschwindigkeitsklassen C10, U1 und V10. ^{[ 89 ]}

Das Hostgerät kann die SD-Karte in den Nur-Lese-Modus versetzen (um nachfolgende Schreibbefehle zu unterbinden). Hierfür gibt es sowohl reversible als auch irreversible Hostbefehle. ^{[ 90 ] [ 91 ]}

Die meisten SD-Karten in voller Größe verfügen über einen mechanischen Schreibschutzschalter. Dieser besteht aus einer Schiebelasche über einer Kerbe an der linken Seite (von oben betrachtet, mit der abgeschrägten Ecke rechts). Durch Verschieben der Lasche nach oben (in Richtung der Kontakte) wird die Karte schreib- und lesefähig; durch Verschieben nach unten wird sie schreibgeschützt. Die Position des Schalters wird jedoch von der internen Schaltung der Karte nicht erfasst. ^{[ 92 ]} Daher ignorieren manche Geräte den Schreibschutz, während andere eine Umgehung ermöglichen. ^{[ 93 ]}

MiniSD- und microSD-Karten besitzen keine integrierte Kerbe, können aber mit Adaptern verwendet werden, die eine solche Kerbe enthalten. Karten ohne Kerbe sind immer beschreibbar; Karten mit vorinstallierten Inhalten haben zwar eine Kerbe, aber keine Schiebelasche.

Ein Hostgerät kann eine SD-Karte mit einem bis zu 16 Byte langen Passwort sperren, das üblicherweise vom Benutzer vergeben wird. ^{[ 94 ]} Eine gesperrte Karte interagiert normal mit dem Hostgerät, weist jedoch Lese- und Schreibbefehle zurück. Eine gesperrte Karte kann nur durch Eingabe desselben Passworts entsperrt werden. Das Hostgerät kann nach Eingabe des alten Passworts ein neues Passwort festlegen oder die Sperrung deaktivieren. Ohne das Passwort (typischerweise, wenn der Benutzer es vergisst) kann das Hostgerät die Karte anweisen, alle Daten auf der Karte zur späteren Wiederverwendung zu löschen (mit Ausnahme von Daten unter DRM). Es besteht jedoch keine Möglichkeit, auf die vorhandenen Daten zuzugreifen. ^{[ 95 ]}

Windows Phone 7 -Geräte verwenden SD-Karten, die ausschließlich vom Telefonhersteller oder Mobilfunkanbieter gelesen werden können. Eine im Akkufach des Telefons eingelegte SD-Karte wird mit einem automatisch generierten Schlüssel an das Telefon gebunden, sodass sie von keinem anderen Telefon, Gerät oder PC gelesen werden kann. ^{[ 96 ]} Symbian -Geräte hingegen gehören zu den wenigen, die die notwendigen Low-Level-Formatierungsoperationen an gesperrten SD-Karten durchführen können. Daher ist es möglich, mit einem Gerät wie dem Nokia N8 die Karte für die spätere Verwendung in anderen Geräten neu zu formatieren. ^{[ 97 ]}

Eine smartSD-Speicherkarte ist eine microSD-Karte mit einem internen „ sicheren Element “, das die Übertragung von ISO 7816 Application Protocol Data Unit -Befehlen an beispielsweise JavaCard- Applets ermöglicht, die auf dem internen sicheren Element über den SD-Bus ausgeführt werden. ^{[ 98 ]}

Einige der ersten Versionen von microSD-Speicherkarten mit Sicherheitselementen wurden 2009 von DeviceFidelity, Inc. entwickelt ^{[ 99 ] [ 100 ]} , einem Pionier im Bereich Nahfeldkommunikation (NFC) und mobiles Bezahlen . Mit der Einführung der Produkte In2Pay und CredenSE wurden diese später kommerzialisiert und 2010 von Visa für kontaktlose mobile Transaktionen zertifiziert. ^{[ 101 ]} DeviceFidelity passte die In2Pay microSD-Karte außerdem mithilfe der iCaisse an das Apple iPhone an und ermöglichte 2010 die ersten NFC-Transaktionen und mobilen Zahlungen auf einem Apple-Gerät. ^{[ 102 ] [ 103 ] [ 104 ]}

Für Zahlungsanwendungen und sichere Authentifizierung wurden verschiedene Implementierungen von SmartSD-Karten realisiert. ^{[ 105 ] [ 106 ]} Im Jahr 2012 ging Good Technology eine Partnerschaft mit DeviceFidelity ein, um microSD-Karten mit Sicherheitselementen für mobile Identitäts- und Zugriffskontrolle zu nutzen . ^{[ 107 ]}

microSD-Karten mit Secure Elements und NFC ( Near Field Communication ) werden für mobile Zahlungen verwendet und kommen in mobilen Geldbörsen und Mobile-Banking-Lösungen für Endkunden zum Einsatz. Einige dieser Lösungen wurden von großen Banken weltweit eingeführt, darunter Bank of America , US Bank und Wells Fargo ^{[ 108 ] [ 109 ] [ 110 ]} , während andere Teil innovativer neuer Neobank -Programme für Endkunden waren, wie beispielsweise Moneto, das erstmals 2012 eingeführt wurde. ^{[ 111 ] [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]}

microSD-Karten mit Secure Elements werden auch für die sichere Sprachverschlüsselung auf Mobilgeräten eingesetzt und ermöglichen so ein Höchstmaß an Sicherheit in der zwischenmenschlichen Sprachkommunikation. ^{[ 115 ]} Derartige Lösungen finden breite Anwendung im Bereich Nachrichtendienste und Sicherheit.

Im Jahr 2011 ging HID Global eine Partnerschaft mit der Arizona State University ein , um Campus-Zugangslösungen für Studenten auf den Markt zu bringen, die auf microSD-Karten mit Secure Element- und MiFare-Technologie von DeviceFidelity, Inc. basieren. ^{[ 116 ] [ 117 ]} Dies war das erste Mal, dass normale Mobiltelefone zum Öffnen von Türen verwendet werden konnten, ohne dass elektronische Zugangsschlüssel benötigt wurden.

Die Anbieter haben versucht, ihre Produkte durch verschiedene anbieterspezifische Merkmale auf dem Markt zu differenzieren:

• Integriertes WLAN – Mehrere Hersteller bieten SD-Karten mit integrierten WLAN- Transceivern an. Mit dieser Karte kann jede Digitalkamera mit SD-Kartensteckplatz aufgenommene Bilder drahtlos übertragen oder sie auf der Karte speichern, bis sie sich in Reichweite eines WLAN-Netzwerks befindet. Einige Modelle versehen die Bilder mit Geotags.
• Vorinstallierte Inhalte – 2006 kündigte SanDisk Gruvi an , eine microSD-Karte mit zusätzlichen DRM-Funktionen (Digital Rights Management), die als Medium zur Veröffentlichung von Inhalten gedacht war. 2008 präsentierte SanDisk erneut vorinstallierte Karten unter dem Namen slotMusic , diesmal jedoch ohne die DRM-Funktionen der SD-Karte. ^{[ 118 ]} 2011 bot SanDisk verschiedene Sammlungen mit je 1000 Songs auf einer einzelnen slotMusic-Karte für etwa 40 US-Dollar an. ^{[ 119 ]} Diese waren nun auf kompatible Geräte beschränkt und erlaubten kein Kopieren der Dateien.
• Integrierter USB-Anschluss – Mehrere Unternehmen produzieren SD-Karten mit integrierten USB- Anschlüssen, sodass diese von einem Computer ohne Kartenleser ausgelesen werden können. ^{[ 120 ]}
• Integriertes Display – Im Jahr 2006 kündigte ADATA eine Super Info SD- Karte mit einem digitalen Display an, das eine zweistellige Bezeichnung lieferte und die Menge des ungenutzten Speichers auf der Karte anzeigte. ^{[ 121 ]}

SDIO (Secure Digital Input Output) ist eine Erweiterung der SD-Spezifikation, dieneben der Datenspeicherung auch Ein-/Ausgabegeräte (E/A) unterstützt. ^{[ 122 ]} SDIO-Karten sind physisch und elektrisch identisch mit Standard-SD-Karten, benötigen jedoch kompatible Hostgeräte mit entsprechenden Treibern, um ihre E/A-Funktionen nutzen zu können. Gängige Beispiele hierfür sind Adapter für GPS , WLAN , Kameras , Barcode-Lesegeräte und Modems . ^{[ 123 ]} Im Prinzip ersetzt der schnellere (breitere) SD-Bus den zuvor für diese E/A-Geräte verwendeten SPI-Bus. SDIO konnte sich nicht weit verbreiten.

Hostgeräte, die neueren Versionen der Spezifikation entsprechen, bieten Abwärtskompatibilität und akzeptieren ältere SD-Karten. ^{[ 36 ]} Beispielsweise akzeptieren SDXC-Hostgeräte alle vorherigen SD-Speicherkartenfamilien, und SDHC-Hostgeräte akzeptieren auch Standard-SD-Karten.

Ältere Hostgeräte unterstützen in der Regel keine neueren Kartenformate, und selbst wenn sie die von der Karte verwendete Busschnittstelle unterstützen, ^{[ 32 ]} ergeben sich dadurch mehrere Probleme:

• Eine neuere Karte bietet möglicherweise eine höhere Speicherkapazität , als das Host-Gerät verarbeiten kann (über4 GB für SDHC, über32 GB für SDXC).
• Neuere Karten verwenden möglicherweise ein Dateisystem, auf das das Hostgerät nicht zugreifen kann ( FAT32 für SDHC, exFAT für SDXC).
• Die Verwendung einer SDIO-Karte erfordert, dass das Host-Gerät für die von der Karte bereitgestellten Ein-/Ausgabefunktionen ausgelegt ist.
• Die Hardware-Schnittstelle der Karte wurde ab Version 2.0 (neue Hochgeschwindigkeits-Bustakte, Neudefinition der Speicherkapazitätsbits ) und der SDHC- Familie (Ultra-High-Speed-Bus (UHS)) geändert.
• UHS-II verfügt zwar über mehr Pins, ist aber sowohl für Steckplätze als auch für Karten abwärtskompatibel zu UHS-I und Nicht-UHS. ^{[ 51 ]}
• Einige Anbieter produzierten SDSC-Karten über1 GB , bevor die SDA eine standardisierte Methode dafür entwickelt hatte.

Aufgrund ihrer kompakten Größe werden Secure Digital-Karten in vielen Unterhaltungselektronikgeräten eingesetzt und haben sich als weit verbreitetes Speichermedium für mehrere Gigabyte an Daten auf kleinem Raum etabliert. Geräte, bei denen die Karten häufig ausgetauscht werden, wie Digitalkameras, Camcorder und Videospielkonsolen, verwenden in der Regel Standardkarten. Geräte, bei denen geringe Größe entscheidend ist, wie Mobiltelefone, Action-Kameras und Kameradrohnen, nutzen hingegen meist microSD-Karten. ^{[ 1 ] [ 2 ]}

microSD-Karten werden in Mobiltelefonen häufig zur Speichererweiterung eingesetzt, insbesondere für Fotos, Videos, Musik, Dokumente und andere selten genutzte Dateien. ^{[ 124 ]}

Bis 2015 war die Unterstützung von microSD-Karten bei Android-Smartphones weit verbreitet. ^{[ 125 ]} Bis 2025 ging die Unterstützung jedoch zurück, insbesondere bei High-End-Modellen. Dieser Rückgang wird auf günstigere interne Speicher mit höherer Kapazität und besserer Leistung als microSD-Karten, Bedenken hinsichtlich der Benutzerfreundlichkeit durch gefälschte Karten sowie die gestiegene Verfügbarkeit, Geschwindigkeit und Sicherheit von Cloud-Speicherdiensten zurückgeführt. ^{[ 126 ] [ 127 ]}

Im Gegensatz dazu hat Apple beim iPhone nie einen microSD-Kartensteckplatz eingebaut, sondern stattdessen auf integrierten Flash-Speicher und Cloud-basierte Dienste gesetzt. ^{[ 128 ]}

Stand 2023 sind SD-Karten die am weitesten verbreitete Speicherform für Digitalkameras. ^{[ 129 ]}

Obwohl viele PCs SD-Karten als zusätzlichen Speicher über einen integrierten Steckplatz oder einen USB-Adapter unterstützen, können SD-Karten nicht als primäre Festplatte über den Onboard-ATA-Controller verwendet werden, da keine der SD-Kartenvarianten ATA-Signalisierung unterstützt. Für die Verwendung als primäre Festplatte ist ein separater SD-Hostcontroller ^{[ 130 ]} und Firmware-Unterstützung für das Booten von einer SD-Karte erforderlich (was typischerweise bei neueren Systemen und Tablet-PCs der Fall ist ) oder ein SD-zu- CompactFlash -Konverter ^{[ c ]} . Bei Computern, die das Booten über eine USB-Schnittstelle unterstützen, kann eine SD-Karte in einem USB-Adapter als Boot-Laufwerk dienen, sofern sie ein Betriebssystem enthält, das nach Abschluss des Bootvorgangs den USB-Zugriff unterstützt. ^{[ d ]}

Bei Laptops und Tablets bieten Speicherkarten in einem integrierten Speicherkartenleser ergonomische Vorteile gegenüber USB-Sticks. Letztere ragen aus dem Gerät heraus, und der Benutzer muss beim Transport vorsichtig sein, um den USB-Anschluss nicht zu beschädigen. Speicherkarten hingegen haben eine einheitliche Form und belegen keinen USB-Anschluss, wenn sie in den entsprechenden Kartensteckplatz des Computers eingesteckt werden.

Seit Ende 2009 können neuere Apple-Computer mit installierten SD-Kartenlesern macOS von SD-Speichergeräten starten, sofern diese ordnungsgemäß im Mac OS Extended-Dateiformat formatiert und die Standardpartitionstabelle auf GUID-Partitionstabelle eingestellt ist . ^{[ 43 ]}

SD-Karten erfreuen sich zunehmender Beliebtheit bei Besitzern von Vintage-Computern wie dem Atari 8-Bit . Beispielsweise wird heutzutage SIO2SD ( SIO ist ein Atari-Anschluss zum Verbinden externer Geräte) verwendet. Die Software für einen 8-Bit-Atari kann auf einer SD-Karte mit einer Speicherkapazität von weniger als 4–8 GB (Stand 2019) untergebracht werden. ^{[ 131 ]}

Während einige moderne Mikrocontroller SDIO-Hardware integrieren, die den schnelleren, proprietären 4-Bit-SD-Busmodus nutzt, verfügen fast alle modernen Mikrocontroller zumindest über SPI- Einheiten, die mit einer SD-Karte im langsameren 1-Bit-SPI-Busmodus kommunizieren können. Alternativ lässt sich SPI auch durch Bit-Banging emulieren (z. B. durch einen an einen Linksys WRT54G™-Router gelöteten und mit GPIO- Pins verbundenen SD-Kartensteckplatz, der mithilfe des Linux-Kernels von DD-WRT realisiert wurde).1,6 Mbit/s . ^{[ 132 ]}

Die beliebte Raspberry-Pi- Serie kleiner Einplatinencomputer nutzte ursprünglich SD-Karten in voller Größe als primären Speicher, bevor bei neueren Versionen auf microSD-Karten umgestiegen wurde. ^{[ 133 ] [ 134 ]}

Es gibt eine separate Klasse von industriellen SD- Karten, die sich von den üblichen kommerziellen SD-Karten unterscheiden und häufig in industriellen eingebetteten Systemen eingesetzt werden. Sie bieten im Allgemeinen höhere Garantien hinsichtlich Lebensdauer (einschließlich Datenbeständigkeit und Leistungsgarantie nach einer gewissen Nutzungsdauer), Zuverlässigkeit und nutzbaren Temperaturbereichen. Viele bieten zudem SMART- Funktionalität. ^{[ 135 ]}

Im Jahr 2008 spezifizierte die SDA Embedded SD, das „bekannte SD-Standards nutzt“, um festverdrahtete SD-ähnliche Geräte auf Leiterplatten zu ermöglichen. ^{[ 136 ]} Dieser Standard konnte sich jedoch nicht am Markt durchsetzen, während der MMC- Standard zum De-facto-Standard für eingebettete Systeme wurde. SanDisk bietet solche eingebetteten Speicherkomponenten unter der Marke iNAND an. ^{[ 137 ]}

Seit Kurzem (2020) wird die 8-polige Schnittstelle der microSD-Karte auch auf Leiterplatten als oberflächenmontierter (gelöteter) integrierter Schaltkreis im Standard-LGA8- oder WSON8-Gehäuse mit Abmessungen von 8 mm × 6 mm × 1 mm ( 5/16 Zoll  ×  15/64 Zoll  ×  3/64 Zoll ) verwendet  . Ein solcher Chip wird als microSD-Karte bezeichnet .SD-NAND . Die microSD-Schnittstelle bietet gegenüber etablierteren NAND-Formaten mehrere Vorteile: Die geringe Anzahl an Pins vereinfacht die Verbindungsführung (anders als bei eMMC und herkömmlichem NAND), und die Karte selbst übernimmt Details wie die Verschleißverteilung (anders als bei herkömmlichem NAND). ^{[ 138 ]} Alternativ können sie alsSPI-NAND-oderSPI-Flash-Einheiten (die in ähnlicher Bauform angeboten wurden, aber nur den SPI-Bus unterstützten) mit zusätzlicher SD-Bus-Funktionalität (1-Bit und 4-Bit) und Unterstützung für den SD-Befehlssatz betrachtet werden.

Vorbespielte microSD-Karten wurden zur Vermarktung von Musik unter den Marken slotMusic und slotRadio von SanDisk sowie MQS von Astell & Kern verwendet .

Auf dem Markt sind häufig falsch etikettierte oder gefälschte Secure Digital-Karten anzutreffen, die eine falsche Speicherkapazität anzeigen oder langsamer laufen als angegeben. ^{[ 139 ] [ 140 ] [ 141 ]} Es gibt Software-Tools zur Überprüfung und Erkennung gefälschter Produkte , ^{[ 142 ] [ 143 ] [ 144 ]} und in einigen Fällen ist es möglich, diese Geräte zu reparieren, um die falschen Kapazitätsangaben zu entfernen und die tatsächliche Speicherkapazität zu nutzen. ^{[ 145 ]}

Die Erkennung gefälschter Speicherkarten erfolgt üblicherweise durch das Kopieren von Dateien mit zufälligen Daten auf die SD-Karte, bis deren Kapazität erreicht ist, und anschließendes Zurückkopieren. Die zurückkopierten Dateien können entweder durch Vergleich von Prüfsummen (z. B. MD5 ) oder durch Komprimierung getestet werden . Letzteres Verfahren nutzt die Tatsache, dass gefälschte Karten das Auslesen von Dateien ermöglichen, die dann aus leicht komprimierbaren, einheitlichen Daten bestehen (z. B. sich wiederholende 0xFF-Sequenzen).

• 
  Originale Samsung microSD-Karte (links) und Fälschung (rechts). Die Fälschung gibt an, …64 GB Speicherkapazität, aber beim Versuch, mehr als 64 GB zu schreiben, tritt ein Fehler auf.Bei 8 GB tritt Datenverlust auf.
• 
  Abbildungen von echten, fragwürdigen und gefälschten microSD-Karten vor und nach dem Öffnen. Details in der Quelle .

Die SD-Kartenspezifikation definiert drei physikalische Größen. Die SD- und SDHC-Familien sind in allen drei Größen erhältlich, die SDXC- und SDUC-Familien jedoch nicht in der Mini-Größe und die SDIO-Familie nicht in der Micro-Größe. Kleinere Karten können mithilfe eines passiven Adapters in größeren Steckplätzen verwendet werden.

• SD (SDSC), SDHC, SDXC, SDIO, SDUC
• 32 mm × 24 mm × 2,1 mm ( 1+17 ⁄ 64  Zoll ×  15 ⁄ 16  Zoll ×  5 ⁄ 64  Zoll)
• 32 mm × 24 mm × 1,4 mm ( 1+17 ⁄ 64  Zoll ×  15 ⁄ 16  Zoll ×  1 ⁄ 16  Zoll)(so dünn wie MMC) fürThin SD(selten)

• miniSD, miniSDHC, miniSDIO
• 21,5 mm × 20 mm × 1,4 mm ( 27 ⁄ 32  in ×  25 ⁄ 32  in ×  1 ⁄ 16  in)

Der Micro-Formfaktor ist das kleinste SD-Kartenformat. ^{[ 146 ]}

• microSD, microSDHC, microSDXC, microSDUC
• 15 mm × 11 mm × 1 mm ( 19 ⁄ 32  in ×  7 ⁄ 16  in ×  3 ⁄ 64  in)

Karten können verschiedene Kombinationen der folgenden Bustypen und Übertragungsmodi unterstützen. Der SPI-Busmodus und der 1-Bit-SD-Busmodus sind für alle SD-Kartenfamilien obligatorisch, wie im nächsten Abschnitt erläutert wird. Sobald Hostgerät und SD-Karte einen Busschnittstellenmodus ausgehandelt haben, ist die Verwendung der nummerierten Pins für alle Kartengrößen identisch.

• SPI-Busmodus: Der serielle Peripherieschnittstellenbus wird hauptsächlich von eingebetteten Mikrocontrollern verwendet . Dieser Bustyp unterstützt ausschließlich eine 3,3-Volt-Schnittstelle. Er ist der einzige Bustyp, der keine Host-Lizenz benötigt.
• Ein-Bit-SD-Busmodus: Getrennte Befehls- und Datenkanäle sowie ein proprietäres Übertragungsformat.
• 4-Bit-SD-Busmodus: Nutzt zusätzliche Pins sowie einige neu belegte Pins. Dies entspricht dem Protokoll des 1-Bit-SD-Busmodus, der einen Befehl und vier Datenleitungen für eine schnellere Datenübertragung verwendet. Alle SD-Karten unterstützen diesen Modus. UHS-I und UHS-II benötigen diesen Bustyp.
• SD-UHS-II-Modus mit zwei differentiellen Leitungen: Nutzt zwei differentielle Niederspannungs-Signalisierungsschnittstellen zur Übertragung von Befehlen und Daten. UHS-II-Karten verfügen zusätzlich zu den SD-Busmodi über diese Schnittstelle.

Die physikalische Schnittstelle umfasst 9 Pins, wobei die miniSD-Karte zwei nicht verbundene Pins in der Mitte hinzufügt und die microSD-Karte einen der beiden VSS- _Pins (Masse) weglässt. ^{[ 147 ]}

Anmerkungen:

1. Die Richtung bezieht sich auf die Karte. I = Input, O = Output.
2. PP = Push-Pull- Logik, OD = Open-Drain- Logik.
3. S = Stromversorgung , NC = Nicht angeschlossen (oder logisch hoch ).

SD-Karten und Hostgeräte kommunizieren zunächst über eine synchrone Ein-Bit-Schnittstelle. Das Hostgerät liefert ein Taktsignal, das einzelne Bits in die SD-Karte hinein- und heraussendet. Dadurch sendet das Hostgerät 48-Bit-Befehle und empfängt Antworten. Die Karte kann signalisieren, dass eine Antwort verzögert wird, das Hostgerät kann den Dialog jedoch abbrechen. ^{[ 40 ]}

Durch die Ausgabe verschiedener Befehle kann das Host-Gerät: ^{[ 40 ]}

• Ermitteln Sie den Typ, die Speicherkapazität und die Funktionen der SD-Karte.
• Weisen Sie die Karte an, eine andere Spannung, eine andere Taktfrequenz oder eine erweiterte elektrische Schnittstelle zu verwenden.
• Bereiten Sie die Karte darauf vor, einen Block zum Schreiben in den Flash-Speicher zu empfangen oder den Inhalt eines bestimmten Blocks zu lesen und darauf zu antworten.

Die Befehlsschnittstelle ist eine Erweiterung der MultiMediaCard- Schnittstelle (MMC). SD-Karten unterstützen zwar nicht mehr alle Befehle des MMC-Protokolls, bieten aber zusätzliche Befehle für den Kopierschutz. Indem ein Host-Gerät bis zur Bestimmung des Kartentyps ausschließlich Befehle verwendet, die von beiden Standards unterstützt werden, kann es sowohl SD- als auch MMC-Karten verarbeiten.

Alle SD-Kartenfamilien verwenden anfänglich eineElektrische Schnittstelle: 3,3 V. Auf Befehl können SDHC- und SDXC-Karten umgeschaltet werden auf …1,8-V -Betrieb. ^{[ 40 ]}

Beim Einschalten oder Einlegen der Karte wählt die Spannung an Pin 1 entweder den seriellen Peripherieschnittstellenbus (SPI) oder den SD-Bus aus. Der SD-Bus startet im Ein-Bit-Modus, das Host-Gerät kann jedoch einen Befehl zum Umschalten in den Vier-Bit-Modus senden, sofern die SD-Karte dies unterstützt. Die Unterstützung des Vier-Bit-SD-Busses ist je nach Kartentyp optional oder obligatorisch. ^{[ 40 ]}

Nachdem festgestellt wurde, dass die SD-Karte dies unterstützt, kann das Hostgerät die SD-Karte anweisen, auf eine höhere Übertragungsgeschwindigkeit umzuschalten. Bis zur Ermittlung der Fähigkeiten der Karte sollte das Hostgerät keine Taktfrequenz über 400 kHz verwenden. SD-Karten außer SDIO (siehe unten) haben eine Standardtaktfrequenz von 25 MHz. Das Hostgerät ist nicht verpflichtet, die maximal unterstützte Taktfrequenz der Karte zu nutzen. Es kann zur Energieeinsparung mit einer niedrigeren Taktfrequenz arbeiten. ^{[ 40 ]} Zwischen den Befehlen kann das Hostgerät den Takt vollständig anhalten.

Die meisten SD-Karten werden vorformatiert mit einer oder mehreren MBR-Partitionen ausgeliefert , wobei die erste oder einzige Partition ein Dateisystem enthält . Dadurch funktionieren sie wie die Festplatte eines PCs . Gemäß der SD-Kartenspezifikation ist eine SD-Karte mit MBR und dem folgenden Dateisystem formatiert:

• Für SDSC-Karten:
  • Kapazität von weniger als 32.680 logischen Sektoren (kleiner als16 MB ): FAT12 mit Partitionstyp 01h und BPB 3.0 oder EBPB 4.1 ^{[ 148 ]}
  • Kapazität von 32.680 bis 65.535 logischen Sektoren (zwischen16 MB und32 MB ): FAT16 mit Partitionstyp 04h und BPB 3.0 oder EBPB 4.1 ^{[ 148 ]}
  • Kapazität von mindestens 65.536 logischen Sektoren (größer als32 MB ): FAT16B mit Partitionstyp 06h und EBPB 4.1 ^{[ 148 ]}
• Für SDHC-Karten:
  • Kapazität von weniger als 16.450.560 / 1..63 -> Grenze: 1024x255x63 = 16450560 --> logische Sektoren (kleiner als7,8 GB ): FAT32 mit Partitionstyp 0Bh und EBPB 7.1
  • Kapazität von mindestens 16.450.560 logischen Sektoren (größer als7,8 GB ): FAT32 mit Partitionstyp 0Ch und EBPB 7.1
• Für SDXC-Karten: exFAT mit Partitionstyp 07h

Die meisten Endgeräte, die SD-Karten verwenden, setzen voraus, dass diese partitioniert und formatiert sind. Die universelle Unterstützung von FAT12, FAT16, FAT16B und FAT32 ermöglicht die Verwendung von SDSC- und SDHC-Karten auf den meisten Computern mit einem kompatiblen SD-Kartenleser und bietet dem Benutzer die gewohnte Methode, Dateien in einer hierarchischen Verzeichnisstruktur zu verwalten.

Auf solchen SD-Karten können Standard-Dienstprogramme wie das Festplattendienstprogramm von Mac OS X oder CHKDSK von Windows verwendet werden, um ein beschädigtes Dateisystem zu reparieren und mitunter gelöschte Dateien wiederherzustellen. Defragmentierungstools für FAT-Dateisysteme können auf solchen Karten eingesetzt werden. Die dadurch bedingte Konsolidierung der Dateien kann die Lese- und Schreibzeiten geringfügig verbessern ^{[ 149 ]} , jedoch nicht so deutlich wie die Defragmentierung von Festplatten, bei der das Speichern einer Datei in mehreren Fragmenten zusätzliche physische und relativ langsame Bewegungen des Lesekopfes erfordert ^{[ 150 ]} . Darüber hinaus werden durch die Defragmentierung Schreibvorgänge auf die SD-Karte durchgeführt, die deren Lebensdauer verkürzen. Die Schreibbeständigkeit des physischen Speichers wird im Artikel über Flash-Speicher erläutert ; neuere Technologien zur Erhöhung der Speicherkapazität von Karten weisen eine geringere Schreibbeständigkeit auf.

Beim Neuformatieren einer SD-Karte mit einer Kapazität von mindestens32 MB (65.536 logische Sektoren oder mehr), aber nicht mehr als Für Consumer-Geräte wird eine 2 GB große FAT16B- Karte mit Partitionstyp 06h und EBPB 4.1 ^{[ 148 ] empfohlen. (FAT16B ist auch eine Option für …)}4-GB -Karten, aber es erfordert die Verwendung von64-KB -Cluster , die nicht weit verbreitet unterstützt werden.) FAT16B unterstützt keine Karten über 64 KB.Insgesamt 4 GB .

Die SDXC-Spezifikation schreibt die Verwendung des proprietären exFAT- Dateisystems von Microsoft vor, wofür mitunter entsprechende Treiber benötigt werden (z. B. / unter Linux). ^{[ 151 ]}exfat-utilsexfat-fuse

Das Neuformatieren einer SD-Karte mit einem anderen Dateisystem oder auch mit demselben kann die Karte verlangsamen oder ihre Lebensdauer verkürzen. Einige Karten verwenden Wear-Leveling , bei dem häufig geänderte Blöcke zu unterschiedlichen Zeiten verschiedenen Speicherbereichen zugeordnet werden. Manche Wear-Leveling-Algorithmen sind auf die typischen Zugriffsmuster von FAT12, FAT16 oder FAT32 ausgelegt. ^{[ 152 ]} Darüber hinaus kann das vorformatierte Dateisystem eine Clustergröße verwenden, die dem Löschbereich des physischen Speichers auf der Karte entspricht. Durch das Neuformatieren kann sich die Clustergröße ändern und Schreibvorgänge weniger effizient werden. Die SD Association bietet die kostenlose Software SD Formatter für Windows und Mac OS X an, um diese Probleme zu beheben. ^{[ 153 ]}

SD/SDHC/SDXC-Speicherkarten verfügen über einen „geschützten Bereich“ für die Sicherheitsfunktion des SD-Standards. Weder Standard-Formatierer noch der Formatierer der SD Association können diesen Bereich löschen. Die SD Association weist darauf hin, dass Geräte oder Software, die die SD-Sicherheitsfunktion nutzen, diesen Bereich formatieren können. ^{[ 153 ]}

Der Stromverbrauch von SD-Karten variiert je nach Geschwindigkeitsmodus, Hersteller und Modell. ^{[ 154 ]} Während der Datenübertragung kann er im Bereich von66–330 mW (20–100 mA bei einer Versorgungsspannung von3,3 V ). Die Spezifikationen von TwinMOS Technologies geben ein Maximum von an.149 mW (45 mA ) während der Übertragung. Toshiba listet264–330 mW (80–100 mA ). ^{[ 155 ]} Der Standby-Strom ist viel geringer, weniger als0,2 mA für eine microSD-Karte von 2006. ^{[ 156 ]}

Moderne UHS-II-Karten können bis zu2,88 W , wenn das Hostgerät den Busgeschwindigkeitsmodus SDR104 oder UHS-II unterstützt. Der minimale Stromverbrauch bei einem UHS-II-Host beträgt720 mW .

Alle SD-Karten ermöglichen es dem Hostgerät, die Speicherkapazität der Karte zu bestimmen, und die Spezifikation jeder SD-Familie gibt dem Hostgerät eine Garantie für die maximale Kapazität, die eine kompatible Karte meldet.

Bis die Spezifikation Version 2.0 (SDHC) im Juni 2006 fertiggestellt war, hatten die Anbieter bereits eigene Lösungen entwickelt.2 GB und4-GB -SD-Karten, entweder wie in Version 1.01 spezifiziert oder durch kreatives Auslegen von Version 1.00. Die resultierenden Karten funktionieren in einigen Host-Geräten nicht korrekt. ^{[ 157 ] [ 158 ]}

SD-Version 1.00 wird angenommen512 Bytes pro Block. Dies erlaubte SDSC-Karten bis zu1 GB .

Version 1.01 ermöglichte es einer SDSC-Karte, ein 4-Bit-Feld zur Kennzeichnung zu verwenden.1024 oder 2048 Bytes pro Block stattdessen. ^{[ 40 ] : 41, 98} Dadurch wurden Karten mit2 GB Speicherkapazität. ^{[ e ]}

Das Format des Card-Specific Data (CSD)-Registers änderte sich zwischen Version 1 (SDSC) und Version 2.0 (die SDHC und SDXC definiert).

In Version 1 der SD-Spezifikation sind Kapazitäten bis zu2 GB werden durch Kombination von Feldern der CSD berechnet. ^{[ e ]}

Spätere Fassungen geben (in Abschnitt 4.3.2) an, dass einEine 2-GB -SDSC-Karte muss ihre READ_BL_LEN (und WRITE_BL_LEN) entsprechend einstellen.1024 Bytes , damit die Berechnung ^{[ e ]} die Kapazität der Karte korrekt angibt, aber aus Gründen der Konsistenz darf das Hostgerät (mittels CMD16) keine Blocklängen über 1024 Bytes anfordern.512 Bytes . ^{[ 40 ] : 29}

In der Definition von SDHC-Karten in Version 2.0 ist der C_SIZE-Teil der CSD 22 Bit groß und gibt die Speichergröße in Vielfachen von an.512 KB (das Feld C_SIZE_MULT wurde entfernt und READ_BL_LEN wird nicht mehr zur Kapazitätsberechnung verwendet). Das SCR-Register identifiziert die Kartenfamilie: SD_SPEC = 2 wählt entweder SDHC oder SDXC. SD_SPEC3 = 1 wählt SDXC. Aufgrund dieser Neudefinitionen erkennen ältere Host-Geräte SDHC- oder SDXC-Karten und deren Kapazität nicht korrekt. ^{[ 40 ] : 107}

• SDHC-Karten dürfen nur eine Kapazität von maximal … melden.32 GB . ^{[ 40 ] : 104}
• SDXC-Karten dürfen alle 22 Bit des C_SIZE-Felds nutzen. SDHC-Karten können hingegen nur einen Maximalwert von 65375 festlegen und dabei die unteren 16 Bit verwenden. ^{[ 40 ] : 104}

Die Kapazität des Benutzerdatenbereichs wird aus C_SIZE wie folgt berechnet: ^{[ 40 ] : 104}

Speicherkapazität = (C_SIZE + 1) ×512 KB Die minimale Benutzerbereichsgröße einer SDHC-Karte beträgt 4.211.712 Sektoren (2 GB +8,5 MB ). Der Minimalwert von C_SIZE für SDHC in CSD Version 2.0 beträgt 001010h (4112). Die maximale Größe des Benutzerbereichs einer SDHC-Karte beträgt (32 GB −80 MB ) Der Maximalwert von C_SIZE für SDHC in CSD Version 2.0 beträgt 00FF5Fh (65375). Die minimale Benutzerbereichsgröße einer SDXC-Karte beträgt 67.108.864 Sektoren (32 GB ).

Der Minimalwert von C_SIZE für SDXC in CSD Version 2.0 ist 00FFFFh (65535).

Eine defekte SD-Karte lässt sich mit Spezialwerkzeug reparieren, sofern der mittlere Teil mit dem Flash-Speicher nicht physisch beschädigt ist. Dadurch kann der Controller umgangen werden. Bei monolithischen Karten, bei denen sich der Controller auf demselben Chip befindet, kann dies schwieriger oder gar unmöglich sein. ^{[ 159 ] [ 160 ]}

Es sind verschiedene passive Adapter erhältlich, mit denen kleinere SD-Karten in größeren SD-Kartensteckplätzen verwendet werden können.

• 
  Zerlegter microSD-zu-SD-Adapter, der die passive Verbindung vom microSD-Kartensteckplatz an der Unterseite zu den SD-Pins an der Oberseite zeigt.
• 
  MicroSD-zu-SD-Adapter (links), microSD-zu-miniSD-Adapter (Mitte), microSD-Karte (rechts)
• 
  MiniSD-Speicherkarte inklusive Adapter
• 
  microSD-Karte (links), microSD-zu-SD-Kartenadapter (rechts)
• 
  microSD-Karte in microSD-zu-SD-Kartenadapter eingesetzt
• 
  Im Jahr 2008 begann Olympus damit, microSD-Karten-zu-xD-Picture-Card-Adapter mit seinen Digitalkameras mitzuliefern.

Das SD-Format wurde im August 1999 eingeführt. ^{[ 7 ]} Wie die meisten Speicherkartenformate ist auch SD patent- und markenrechtlich geschützt . Für die Herstellung und den Verkauf von SD-Karten und Host-Adaptern fallen Lizenzgebühren an, mit Ausnahme von SDIO-Geräten. Stand 2025 erhob die SD Association (SDA) jährliche Mitgliedsbeiträge von 2.500 US-Dollar für ordentliche Mitglieder und 4.500 US-Dollar für Vorstandsmitglieder. ^{[ 161 ]}

Frühe Versionen der SD-Spezifikation waren nur unter einer Geheimhaltungsvereinbarung (NDA) erhältlich, was die Entwicklung von Open-Source -Treibern einschränkte. Trotz dieser Einschränkungen analysierten Entwickler die Schnittstelle per Reverse Engineering und erstellten freie Softwaretreiber für SD-Karten, die kein Digital Rights Management (DRM) verwendeten. ^{[ 162 ]}

Im Jahr 2006 begann die SDA mit der Veröffentlichung einer „Vereinfachten Spezifikation“ unter einer weniger restriktiven Lizenz. Sie umfasst die Dokumentation für die physikalische Schicht, SDIO und bestimmte Erweiterungen und ermöglicht so eine breitere Implementierung ohne die Notwendigkeit einer Geheimhaltungsvereinbarung oder einer kostenpflichtigen Mitgliedschaft. ^{[ 163 ] [ 164 ]}

• Vergleich der Speicherkarten
• Microdrive
• Universeller Flash-Speicher