SD 카드

SD 카드
위에서부터 아래로: SD, miniSD, microSD
미디어 타입메모리 카드
용량
  • SD: 최대 2 GB
  • SDHC: 최대 32 GB
  • SDXC: 최대 2 TB
  • SDUC: 최대 128 TB
블록 크기가변
읽기 구조
  • 기본 속도: 최대 12.5 MB/s
  • 고속: 최대 25 MB/s
  • UHS-I: 최대 104 MB/s
  • UHS-II: 최대 312 MB/s
  • UHS-III: 최대 624 MB/s
  • Express: 최대 3940 MB/s
제작사SD 협회
크기
  • 표준:
  • 32×24×2.1 mm (1.260×0.945×0.083 in)
  • 1,612.8 mm3 (0.09842 cu in)
  • 미니:
  • 21.5×20×1.4 mm (0.846×0.787×0.055 in)
  • 602 mm3 (0.0367 cu in)
  • 마이크로:
  • 15×11×1 mm (0.591×0.433×0.039 in)
  • 165 mm3 (0.0101 cu in)
무게
  • 표준: ~2 g
  • 미니: ~0.8 g
  • 마이크로: ~0.25 g
이전 표준멀티미디어카드
공개 날짜1999년 8월

SD 카드(SD Card)는 SD 협회(SDA)에서 개발한 독자적인 하드웨어 규격의 비휘발성 메모리 플래시 메모리 카드 포맷이다. 물리적인 형태에 따라 세 가지로 나뉜다. 표준 크기인 SD, 더 작은 miniSD(현재는 단종), 그리고 가장 작은 microSD이다. 콤팩트한 폼 팩터 덕분에 SD 카드는 디지털 카메라, 캠코더, 비디오 게임 콘솔, 휴대전화, 액션 카메라, 카메라 드론 등 다양한 휴대용 소비자 가전 기기에 널리 채택되었다.

이 포맷은 1999년 8월 샌디스크, 파나소닉 홀딩스(당시 마쓰시타), 키오시아(당시 도시바의 일부)에 의해 Secure Digital이라는 이름으로 도입되었다. 멀티미디어카드(MMC) 포맷의 후속으로 설계되었으며, 디지털 권리 관리(DRM) 기능, 더 내구성이 강한 물리적 케이스, 기계식 쓰기 방지 스위치 등 여러 개선 사항을 도입했다. 이러한 개선 사항과 강력한 업계 지원이 결합되어 널리 보급되는 데 기여했다.

라이선스 및 지적 재산권을 관리하기 위해 설립 회사들은 SD-3C, LLC를 설립했다. 2000년 1월에는 SD 사양을 개발하고 포맷을 홍보하는 비영리 단체인 SD 협회도 결성했다. 2023년 기준으로 SDA에는 약 1,000개의 회원사가 포함되어 있다. 협회는 공식 표준 준수를 강제하고 제품 호환성을 표시하기 위해 SD-3C가 소유한 상표 로고를 사용한다.

역사

기원 및 표준화

1994년 샌디스크는 초기 플래시 메모리 카드 유형 중 가장 성공적인 형태 중 하나인 콤팩트플래시(CF) 포맷을 도입했다. CF는 미니어처 카드와 스마트미디어를 포함한 여러 초기 경쟁 포맷을 앞질렀다. 그러나 1990년대 후반에는 소니그룹의 메모리 스틱과 올림푸스 및 후지필름의 XD 픽처 카드와 같은 독자 포맷이 난립하면서 메모리 카드 시장이 파편화되었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 샌디스크는 1996년 지멘스 및 노키아와 협력하여 우표 크기의 새로운 메모리 카드인 멀티미디어카드(MMC)를 개발했다. 기술적으로는 혁신적이었으나 MMC의 채택은 느렸고, 노키아조차 자사 모바일 기기에 이를 통합하는 데 시간이 걸렸다.

1999년, 샌디스크는 파나소닉 홀딩스(당시 마쓰시타)와 키오시아(당시 도시바의 일부)로부터 MMC의 뒤를 잇는 2세대 후속 포맷을 개발하자는 제안을 받았다. 목표는 통합된 보안 기능과 더 넓은 상호 운용성을 갖춘 휴대용 고성능 메모리 카드를 만드는 것이었다. 소니의 독자 규격인 메모리 스틱에 시장 점유율을 뺏길 것을 우려한 도시바와 파나소닉은 이 협력을 개방적이고 업계가 뒷받침하는 표준을 수립할 기회로 보았다.

이전에 DVD의 전신인 Super Density Disc에서 협력했던 파나소닉과 도시바는 해당 디스크의 양식화된 "SD" 로고를 Secure Digital (SD) 카드 포맷에 재사용했다. MP3 플레이어의 성장을 예상한 그들은 불법 복제를 우려하는 콘텐츠 발행사들을 안심시키기 위해 디지털 권리 관리(DRM) 지원을 주장했다. 채택된 DRM 시스템인 CPRM은 앞서 인텔 및 IBM과 협력하여 개발되었으며 Secure Digital Music Initiative 표준을 준수했다. 포맷에 대한 광범위한 업계 지원의 요인으로 자주 언급되지만, 실제로 CPRM이 구현된 경우는 드물었다. SD 카드는 또한 기계식 쓰기 방지 스위치를 갖추었으며, 초기 SD 슬롯은 MMC 카드와의 하위 호환성을 유지했다. 2000년 초에 8 MB의 저장 용량을 제공하는 최초의 상업용 SD 카드가 출시되었으며, 곧이어 더 큰 용량의 버전이 뒤를 이었다. 2000년 8월경에는 64 MB 카드가 약 US$200 (equivalent to $374 in 2025)에 판매되었다. 샌디스크에 따르면, 도시바와 파나소닉이 카드와 병행하여 호환 기기를 출시하기로 약속하면서 소비자 채택이 가속화되었다.

표준화와 상호 운용성을 지원하기 위해 샌디스크, 도시바, 파나소닉은 2000년 1월 CES에서 SD 협회(SDA)의 창설을 발표했다. 캘리포니아주 샌라몬에 본부를 둔 SDA는 처음에 30개 회원사로 시작하여 현재는 전 세계 약 800개 조직을 아우르고 있다.

더 작은 포맷들

이 microSDHC 카드는 80억 바이트를 저장한다. 그 아래는 64개의 코어를 사용하여 8바이트를 저장하는 자기코어 메모리(1970년대까지 사용됨)의 단면이다. 카드는 약 20비트(2+1⁄2 바이트)를 덮고 있다.

2003년 3월 CeBIT 무역 박람회에서 샌디스크는 miniSD 카드 포맷을 도입하고 시연했다. SD 협회(SDA)는 그해 말 miniSD를 주로 휴대전화 사용을 목적으로 하는 SD 카드 표준의 소형 폼 팩터 확장판으로 채택했다. 그러나 이 포맷은 더 작은 microSD 카드가 도입된 이후 2008년경에 대부분 단계적으로 퇴출되었다.

microSD 포맷은 2004년 CeBIT에서 샌디스크에 의해 처음에는 T-Flash라는 이름으로 도입되었으며, 나중에 TransFlash 또는 TF로 브랜드명이 변경되었다. 2005년에 SDA는 이 포맷을 microSD라는 공식 명칭으로 채택했으나, TransFlash라는 이름은 여전히 microSD 카드의 일반적인 용어로 통용되고 있다. 수동 어댑터를 사용하면 microSD 카드를 표준 SD 카드 슬롯에서 사용할 수 있어 기기 간의 하위 호환성이 유지된다.

저장 밀도의 증가

microSD 카드의 뒷면, 8개의 전기 접점이 보인다

SD 카드의 저장 용량은 2010년대 내내 NAND 플래시 제조 기술의 발전과 인터페이스 속도 향상에 힘입어 꾸준히 증가했다. 2009년 1월, SDA는 최대 2 TB의 저장 용량과 최대 300 MB/s의 전송 속도를 지원하는 SDXC(Secure Digital eXtended Capacity) 포맷을 발표했다. SDXC 카드는 기본적으로 ExFAT 파일 시스템으로 포맷된다.

최초의 SDXC 카드는 2010년에 등장했으며, 초기 모델은 32 to 64 GB의 용량과 초당 수백 메가비트의 읽기/쓰기 속도를 제공했다. 디지털 카메라, 스마트폰, 카드 리더기가 SDXC 호환성을 갖추면서 소비자 채택이 가속화되었다.

2011년까지 제조사들은 64 and 128 GB 용량의 SDXC 카드를 제공했으며, 일부 모델은 UHS 스피드 클래스 10 이상의 속도를 지원했다. 이후 몇 년 동안 정기적인 간격으로 용량 이정표가 달성되었다. 2013년에는 256 GB, 2014년에는 512 GB, 2019년에는 1 TB, 2022년에는 2 TB에 도달했다.

2018년에 발표된 SDUC(Secure Digital Ultra Capacity) 사양은 최대 용량을 128 TB까지 확장하고 이론적 전송 속도를 985 MB/s까지 높였다. 2024년, 웨스턴 디지털은 2025년 상용 출시 예정인 최초의 4 TB SDUC 카드를 발표했다.

용량 표준

정의된 네 가지 SD 용량 표준이 있다. 표준 용량(SDSC), 고용량(SDHC), 확장 용량(SDXC), 울트라 용량(SDUC)이다. 이 표준들은 최대 저장 한도를 지정할 뿐만 아니라 카드를 포맷할 때 선호되는 파일 시스템도 정의한다.

용량 표준 비교
SDSC SDHC SDXC SDUC
마크
최대 용량 2 GB 32 GB 2 TB 128 TB
파일 시스템 FAT12, FAT16 FAT32 ExFAT

SD (SDSC)

오리지널 Secure Digital(SD) 카드는 1999년 MMC 포맷의 후속작으로 도입되었다. SD Standard Capacity(SDSC)라는 명칭은 나중에 새로운 변형들과 구별하기 위해 적용되었다. MMC와 동일한 전기 인터페이스를 기반으로 하지만, SD 포맷은 사용성, 내구성 및 성능을 향상시키기 위한 여러 개선 사항을 도입했다.

SDSC 카드는 최대 2 GB 용량을 지원하며 FAT12 또는 FAT16 파일 시스템을 사용한다. 대부분의 SD 지원 기기와 여전히 호환되지만, 현재는 고용량 포맷으로 대체되었다.

물리적 차이 때문에 표준 크기 SD 카드는 슬림한 MMC 전용 슬롯에 들어가지 않는다.

SDHC

SD High Capacity(SDHC)는 2006년 1월에 발표된 SD 사양 버전 2.0에서 도입되었다. SDSC의 2 GB 제한에 비해 최대 용량을 32 GB로 확장했다.

SDHC 카드는 이전의 표준 용량 SD(SDSC) 카드와 물리적으로 동일하지만, 데이터를 저장하고 주소를 지정하는 방식이 다르다. 여기에는 카드 특정 데이터(CSD) 레지스터의 재정의가 포함된다(자세한 내용은 § 저장 용량 계산 참조). 또한 SDHC 카드는 일반적으로 FAT32 파일 시스템으로 사전 포맷되어 있다.

SDHC 호환 기기는 이전 SDSC 카드를 지원해야 한다. 그러나 오래된 SDSC 기기는 펌웨어 업데이트 없이는 SDHC 카드를 인식하지 못할 수 있다. 윈도우 XP와 같은 오래된 운영 체제에서 SDHC 카드에 액세스하려면 패치나 서비스 팩이 필요하다.

SDXC

SD eXtended Capacity(SDXC)는 2009년 1월에 발표된 SD 사양 버전 3.01에서 도입되었다. SDHC의 32 GB 제한에 비해 최대 용량을 2 TB로 확장했다. SDXC 카드는 SDXC 표준에서 요구하는 ExFAT 파일 시스템으로 포맷된다. 윈도우 비스타 SP1 이상 및 맥 OS X 10.6.5 이상은 기본적으로 exFAT를 지원하지만, BSD 및 리눅스 배포판에서의 지원은 마이크로소프트가 exFAT 사양을 공개하고 리눅스 커널 5.4에 오픈 소스 드라이버가 포함될 때까지 제한적이었다.

SDXC 카드는 다른 파일 시스템(예: Ext4, UFS, VFAT 또는 NTFS)으로 다시 포맷할 수 있으며, 이는 오래된 기기나 exFAT 지원이 부족한 시스템과의 호환성을 개선할 수 있다. 많은 SDHC 호환 호스트 기기가 FAT32로 재포맷된 SDXC 카드를 사용할 수 있으나, 완전한 호환성이 보장되지는 않는다.

SDUC

SD Ultra Capacity(SDUC)는 2018년 6월에 발표된 SD 사양 버전 7.0에서 도입되었다. SDXC의 2 TB 제한에 비해 최대 용량을 128 TB로 확장했다. SDXC 카드와 마찬가지로 SDUC 카드는 기본적으로 exFAT 파일 시스템을 사용한다.

버스 마크

버스 마크는 지속적인 순차적 읽기 및 쓰기 속도 측면에서 기기의 버스 인터페이스와 최소 데이터 전송 성능(카드 성능을 나타내는 스피드 클래스 등급과 대조됨)을 모두 나타낸다. 이는 데이터가 연속된 블록으로 액세스되는 사진 및 비디오와 같은 대용량 파일을 처리할 때 가장 중요하다. SD 사양은 카드와 호스트 기기 간의 데이터 전송에 사용되는 클록 주파수를 높임으로써 시간이 지남에 따라 버스 속도 성능을 개선해 왔다. 버스 속도와 관계없이 카드는 읽기 또는 쓰기 작업을 완료하는 동안 "비지(busy)" 신호를 보낼 수 있다. 더 높은 속도의 버스 표준을 준수하면 일반적으로 이 "비지" 신호에 대한 의존도가 줄어들어 더욱 효율적이고 지속적인 데이터 전송이 가능해진다.

버스 속도 비교
인터페이스 마크 버스 용량 표준 사양
속도 PCIe 이중 SD SDHC SDXC SDUC
기본 속도 빈칸 12.5 MB/s 빈칸 반이중 예 예 예 예 1.01
고속 빈칸 25 MB/s 반이중 1.10
UHS-I 50 MB/s 반이중 아니요 3.01
104 MB/s
UHS-II 156 MB/s 전이중
  • 4.00
  • 4.10
312 MB/s 반이중
UHS-III 312 MB/s 전이중 6.00
624 MB/s
SD Express 985 MB/s 3.1x1 빈칸
  • 7.00
  • 7.10
1969 MB/s
  • 3.1x2
  • 4.0x1
 8.0
3938 MB/s 4.0x2
호스트 및 카드 조합의 버스 속도 (MB/s 단위)
호스트
카드
 UHS-I UHS-II UHS-III Express
UHS50 UHS104 전이중 반이중
UHS-I UHS50 50 50 50 50 50 50
UHS104 50 104 104 104 104 104
UHS-II 전이중 50 104 156 156 156 156
반이중 50 104 156 312 312 312
UHS-III 50 104 156 312 624 624
Express 50 104 104 104 104 3,938

기본 속도 (Default Speed)

SD 사양 버전 1.00과 함께 도입된 오리지널 SD 버스 인터페이스는 최대 전송률 12.5 MB/s를 지원했다. 이 모드는 기본 속도라고 불린다.

고속 (High Speed)

사양 버전 1.10에서 SD 협회는 최대 전송률을 25 MB/s로 높인 고속 모드를 도입했다. 이 개선은 디지털 카메라와 같은 기기의 증가하는 성능 요구 사항을 충족하기 위해 설계되었다.

UHS (Ultra High Speed)

Ultra High Speed(UHS) 버스 인터페이스는 SDHC, SDXC 및 SDUC 카드에서 더 빠른 데이터 전송을 가능하게 한다.

UHS 호환 카드는 SD 로고 옆에 로마 숫자로 표시되어 해당 카드가 지원하는 UHS 표준 버전과 버스 속도를 나타낸다. 이 카드들은 이전 SD 카드 유형보다 훨씬 빠른 읽기 및 쓰기 속도를 제공하므로 고해상도 비디오, 연속 촬영 사진 및 기타 데이터 집약적인 애플리케이션에 적합하다.

더 높은 전송 속도를 달성하기 위해 UHS 카드와 기기는 특수한 전기 신호와 하드웨어 인터페이스를 사용한다. UHS-I 카드는 표준 3.3 V 대신 1.8 V에서 작동하며 4비트 전송 모드를 사용한다. UHS-II 및 UHS-III는 데이터 전송 레인을 추가하기 위해 두 번째 인터페이스 핀 열을 도입하고, 0.4 V의 낮은 전압 차분 신호(LVDS)를 사용하여 속도를 높이고 전력 소비와 전자기 간섭(EMI)을 줄인다.

정의된 UHS 스피드 클래스는 다음과 같다.

UHS-I

UHS-I 인터페이스에 대한 지원은 2010년 5월에 발표된 SD 사양 버전 3.01에서 도입되었다. 이 버전에는 여러 새로운 전송 모드가 추가되었다. 싱글 데이터 레이트 신호와 함께 100 MHz 클록을 사용하여 최대 50 MB/s에 도달하는 SDR50, 클록의 양쪽 가장자리에서 데이터를 전송하여 최대 50 MB/s를 구현하는 50 MHz의 더블 데이터 레이트 모드인 DDR50, 그리고 클록 속도를 208 MHz로 높여 최대 104 MB/s의 전송률을 가능하게 하는 SDR104이다.

2018년 샌디스크는 추가 핀 없이도 최대 170 MB/s의 읽기 속도를 달성하기 위해 더블 데이터 레이트 신호와 208 MHz 클록을 결합한 DDR200이라는 비공식적인 독자 모드를 개발했다. 쓰기 속도는 SDR104와 유사하게 104 MB/s로 제한된다. 이러한 더 높은 속도는 일반적으로 전용 리더기를 통해 카드에서 데이터를 백업할 때 사용된다. 2022년에 샌디스크는 성능을 최대 읽기 200 MB/s, 쓰기 140 MB/s까지 더욱 향상시킨 DDR225를 도입했다. 두 모드 모두 공식 SD 사양의 일부는 아니지만, 여러 다른 제조사에서도 채택했다. 2024년 샌디스크는 더 빠른 DDR275를 사용하여 250/150 MB/s (읽기/쓰기) 속도를 달성하는 2TB microSD 카드를 출시했다. 같은 해 실리콘 모션은 더욱 빠른 DDR300 신호 전송을 지원하는 SM2709 카드 컨트롤러를 발표했다. 이러한 개선으로 이제 UHS-I은 UHS-II에 육박하는 속도를 낼 수 있게 되었다.

UHS-II

UHS-II microSD 카드의 뒷면, 추가된 접점 열이 보인다

UHS-II 인터페이스에 대한 지원은 2011년 1월에 발표된 SD 사양 버전 4.0에서 도입되었다. 최대 156 MB/s의 전이중을 지원하는 FD156과 최대 312 MB/s의 반이중을 가능하게 하는 HD312라는 두 가지 새로운 전송 모드가 추가되었다. 이러한 속도를 구현하기 위해 LVDS를 위한 두 번째 커넥터 열이 필요하며, 표준 크기 카드는 총 17개, microSD 카드는 총 16개의 핀을 갖게 되었다.

각 LVDS 레인은 최대 156 MB/s를 전송할 수 있다. 전이중 모드에서는 한 레인은 데이터 전송에, 다른 레인은 수신에 사용된다. 반이중 모드에서는 두 레인이 모두 같은 방향으로 작동한다.

2014년경부터 카메라에서 초기 채택이 시작되었으나, 인터페이스가 제공하는 추가 속도를 필요로 하는 애플리케이션이 적었기 때문에 광범위한 구현에는 몇 년이 더 걸렸다. 2025년 기준, 주로 하이엔드 모델을 중심으로 약 100여 종의 카메라가 UHS-II 카드를 지원한다.

UHS-III

UHS-III 인터페이스에 대한 지원은 2017년 2월에 발표된 SD 사양 버전 6.0에서 도입되었다. 최대 312 MB/s를 제공하는 FD312와 그 두 배인 624 MB/s를 제공하는 FD624라는 두 가지 전이중 전송 모드가 추가되었다. UHS-III는 하위 호환성을 위해 UHS-II와 동일한 물리적 인터페이스 및 핀 배열을 유지한다. 그러나 2025년 현재 UHS-III는 채택이 제한적이며 널리 구현될 가능성이 낮은데, 이는 SDA가 더 높은 전송률을 제공하는 SD Express를 우선시하기 때문이다. 다만 SD Express는 하위 호환성이 UHS-I 속도로 제한된다.

SD Express

SD Express 카드의 앞면과 뒷면

SD Express는 2018년 6월에 발표된 SD 사양 버전 7.0에서 도입되었다. 단일 PCI 익스프레스 3.0 (PCIe) 레인을 통합하고 NVM 익스프레스(NVMe) 저장 프로토콜을 지원함으로써, SD Express는 최대 985 MB/s의 전이중 전송 속도를 가능하게 한다. SD Express 카드는 성능을 향상시킬 수 있는 직접 메모리 접근(DMA)을 지원하지만, 보안 연구자들은 카드가 손상되거나 악의적인 경우 공격 표면을 늘릴 수 있다고 경고했다. 호환 카드는 PCIe와 NVMe를 모두 지원해야 하며, SDHC, SDXC 또는 SDUC로 포맷될 수 있다. 하위 호환성을 위해 SD Express 카드는 고속 및 UHS-I 버스 인터페이스도 지원해야 한다. 그러나 PCIe 인터페이스가 이전에 UHS-II 및 UHS-III에서 사용하던 두 번째 핀 열을 재사용하기 때문에, 오래된 기기와의 호환성은 UHS-I 속도로 제한된다. 사양에는 미래 사용을 위해 두 개의 추가 핀 공간도 확보되어 있다.

2019년 2월, SD 협회는 호환 카드와 기기를 식별하는 데 도움이 되는 업데이트된 시각적 마크와 함께 microSD Express를 도입했다.

2020년 5월에 발표된 SD 사양 버전 8.0은 인터페이스를 확장하여 PCIe 4.0을 지원하고, 표준 크기 카드에 세 번째 전기 접점 열을 추가하여 총 26개의 핀을 갖는 듀얼 레인 구성을 도입했다. 이는 듀얼 레인 PCIe 4.0을 사용하여 이론적 최대 전송률을 3938 MB/s까지 높였다. 공간 제약으로 인해 microSD 폼 팩터는 세 번째 접점 열을 수용할 수 없으며 단일 PCIe 레인으로 제한된다.

채택은 서서히 이루어지고 있다. 2024년 2월, 삼성전자는 최초의 microSD Express 카드 샘플링을 시작했으나 상업적 가용성은 여전히 제한적이었다. 2025년 4월 닌텐도가 닌텐도 스위치 2가 microSD Express 카드만을 지원할 것이며, 이전 모델의 미디어 전송을 위해 UHS-I 카드 지원이 제한될 것이라고 발표하면서 관심이 커졌다.

2025년 6월 기준으로 단일 레인 PCIe 3.1 SD Express 카드만 시중에 판매되고 있으며, PCIe 4.0 또는 듀얼 레인 카드는 아직 일반 판매용으로 출시되지 않았다.

카드 스피드 클래스 등급

카드 스피드 클래스 등급 비교
최소 속도 스피드 클래스 비디오 포맷
오리지널 UHS 비디오 SD Express SD HD 4K 8K
2 MB/s 클래스 2 (C2)
 빈칸 빈칸 빈칸 예 아니요 아니요 아니요
4 MB/s 클래스 4 (C4)
 예
6 MB/s 클래스 6 (C6)
 클래스 6 (V6)
 예
10 MB/s 클래스 10 (C10)
 클래스 1 (U1)
 클래스 10 (V10)
30 MB/s 빈칸 클래스 3 (U3)
 클래스 30 (V30)
 예
60 MB/s 빈칸 클래스 60 (V60)
90 MB/s 클래스 90 (V90)
150 MB/s 빈칸 클래스 150 (E150)
300 MB/s 클래스 300 (E300)
450 MB/s 클래스 450 (E450)
600 MB/s 클래스 600 (E600)

스피드 클래스 등급은 지속적인 순차 쓰기 성능 측면에서 SD 카드의 최소 데이터 전송 성능(기기 성능을 나타내는 버스 속도 등급과 대조됨)을 나타내기 위해 도입되었다. 이 성능은 대용량 파일을 전송할 때, 특히 프레임 드랍을 방지하기 위해 일정한 처리량이 필요한 비디오 녹화와 같은 작업 중에 중요하다.

스피드 클래스가 겹치는 경우, 제조사는 다양한 호스트 기기 및 표준과의 호환성을 나타내기 위해 동일한 카드에 여러 기호를 표시하기도 한다.

오리지널 스피드 클래스 (C)

오리지널 스피드 클래스 등급(클래스 2, 4, 6, 10)은 각각 2, 4, 6, 10 MB/s의 최소 지속 쓰기 속도를 지정한다. 클래스 10 카드는 단편화되지 않은 파일 시스템을 가정하고 고속 버스 모드를 사용한다. 이는 "C"로 둘러싸인 숫자(예: C2, C4, C6, C10)로 표시된다.

UHS 스피드 클래스 (U)

UHS(Ultra High Speed) 스피드 클래스 등급(U1 및 U3)은 각각 10 and 30 MB/s의 최소 지속 쓰기 속도를 지정한다. 이 클래스들은 "U" 내부의 숫자로 표시되며 4K 비디오 녹화와 같은 고대역폭 작업을 위해 설계되었다.

비디오 스피드 클래스 (V)

비디오 스피드 클래스 등급(V6, V10, V30, V60, V90)은 각각 6, 10, 30, 60 and 90 MB/s의 최소 지속 쓰기 속도를 지정한다. 이 클래스들은 숫자 뒤에 양식화된 "V"로 표시되며, 4K 및 8K와 같은 고해상도 포맷을 지원하고 멀티 레벨 셀(MLC) NAND 플래시 메모리의 성능 특성에 맞추기 위해 도입되었다.

SD Express 스피드 클래스 (E)

SD Express 스피드 클래스 등급(E150, E300, E450, E600)은 각각 150, 300, 450 and 600 MB/s의 최소 지속 쓰기 속도를 지정한다. 이 클래스들은 둥근 사각형 안에 숫자와 함께 양식화된 "E"로 표시된다. 대규모 비디오 처리, 실시간 분석 및 소프트웨어 실행과 같은 데이터 집약적인 애플리케이션을 위해 설계되었다.

"×" 등급

등급 약 속도
(MB/s)		 비교 가능한
스피드 클래스
16× 2.34 (13×)
32× 4.69 (27×)
48× 7.03 (40×)
100× 14.6 (67×)

초기에 일부 제조사는 표준 광학 디스크 드라이브(CD-ROM 드라이브)의 속도(150 kB/s 또는 1.23 Mbit/s)에 기초한 "×" 등급 시스템을 사용했으나, 이 접근 방식은 일관성이 없고 종종 불분명했다. 나중에 보장된 최소 쓰기 속도를 지정하는 표준화된 스피드 클래스 시스템으로 대체되었다.

실제 성능

스피드 클래스 등급은 최소 쓰기 성능을 보장하지만, 파일 단편화, 플래시 메모리 관리로 인한 쓰기 증폭, 소프트 오류 수정을 위한 컨트롤러 재시도 작업, 순차 쓰기 대 임의 쓰기 패턴 등의 요인에 따라 달라질 수 있는 실제 속도를 완전히 설명하지는 못한다.

어떤 경우에는 동일한 스피드 클래스의 카드가 매우 다르게 작동할 수 있다. 예를 들어, 임의의 작은 파일 쓰기 속도는 순차 성능보다 현저히 낮을 수 있다. 2012년의 한 연구에 따르면 일부 클래스 2 카드는 임의 쓰기에서 클래스 10 카드를 능가했다. 2014년의 또 다른 테스트에서는 카드 간에 작은 파일 쓰기 성능이 300배 차이가 났으며, 특정 사용 사례에서는 클래스 4 카드가 더 높은 등급의 카드를 능가하는 것으로 보고되었다.

성능 등급

애플리케이션 퍼포먼스 클래스 등급 비교
등급 최소 임의 IOPS 최소 지속
순차 쓰기
읽기 쓰기
클래스 1 (A1)
 1,500 500 10 MB/s
클래스 2 (A2)
 4,000 2,000

애플리케이션 퍼포먼스 클래스 등급은 사진, 비디오, 음악 및 문서 저장과 같은 일반적인 작업 외에도 애플리케이션을 안정적으로 실행하고 저장할 수 있는 SD 카드를 식별하기 위해 2016년에 도입되었다.

이전의 SD 카드 속도 등급은 대용량 파일을 전송할 때 중요한 순차 읽기 및 쓰기 성능에 집중했다. 그러나 앱과 운영 체제를 실행하려면 수많은 작은 파일에 자주 액세스해야 하는데, 이는 임의 접근이라고 알려진 패턴으로 저장 장치에 다른 요구 사항을 부과한다. 애플리케이션 퍼포먼스 클래스가 도입되기 전에는 카드마다 임의 접근 성능이 크게 달랐으며 일부 사용 사례에서는 제한 요인이 되기도 했다.

SD 카드가 특히 모바일 기기, 단일 보드 컴퓨터 및 임베디드 시스템에서 앱 저장소 및 시스템 부팅 볼륨으로 광범위하게 사용됨에 따라 새로운 성능 지표가 필요해졌다. 이러한 필요성은 안드로이드의 Adoptable Storage 기능과 함께 더욱 절실해졌는데, 이 기능은 SD 카드가 스마트폰과 태블릿에서 내부(분리 불가능) 저장소처럼 작동할 수 있게 해준다.

이를 해결하기 위해 SD 협회는 애플리케이션 퍼포먼스 클래스를 도입했다. 2016년 11월에 발표된 SD 사양 5.1에서 정의된 첫 번째 등급인 A1은 4 kB 블록을 사용하여 읽기 최소 1,500 IOPS, 쓰기 최소 500 IOPS를 요구한다. 2017년 2월 사양 6.0에서 정의된 더 높은 등급인 A2 클래스는 읽기 4,000 IOPS, 쓰기 2,000 IOPS로 기준을 높였다. 그러나 이러한 속도를 달성하려면 호스트 기기가 카드에서 여러 작업을 동시에 최적화하여 실행하고 데이터를 일시적으로 저장할 수 있는 기능인 명령 대기열 및 쓰기 캐싱을 지원해야 한다. 제대로 지원되지 않으면 성능은 A1 수준으로 떨어진다. A1 및 A2 카드 모두 스피드 클래스 C10, U1 및 V10과 동일한 10 MB/s의 최소 순차 쓰기 속도를 유지해야 한다.

기능

카드 보안

쓰기 방지 명령

호스트 기기는 SD 카드에 읽기 전용이 되도록 명령을 내릴 수 있다(이후 카드에 정보를 쓰는 명령을 거부함). 이를 수행하는 가역적 및 비가역적 호스트 명령이 모두 존재한다.

쓰기 방지 노치

잠금 해제 및 잠금 위치 모두에서 주황색 슬라이딩 쓰기 방지 스위치를 보여주는 도표

대부분의 표준 크기 SD 카드는 기계식 쓰기 방지 스위치를 가지고 있다. 이는 왼쪽(오른쪽에 경사진 모서리가 있는 상태에서 위에서 볼 때)의 노치 위에 있는 슬라이딩 탭으로, 기기에 카드를 읽기 전용으로 처리하도록 신호를 보낸다. 탭을 위로(접점 쪽으로) 밀면 읽기/쓰기로 설정되고, 아래로 밀면 읽기 전용으로 설정된다. 그러나 스위치 위치는 카드의 내부 회로에 의해 감지되지 않는다. 따라서 일부 기기는 이를 무시하고, 다른 기기는 수동 조작(override)을 허용한다.

miniSD 및 microSD 카드는 내장된 노치가 없지만 이를 포함하는 어댑터와 함께 사용할 수 있다. 노치가 없는 카드는 항상 쓰기가 가능하며, 콘텐츠가 미리 담긴 카드는 노치는 있지만 슬라이딩 탭이 없다.

카드 비밀번호

호스트 기기는 일반적으로 사용자가 제공하는 최대 16바이트의 비밀번호를 사용하여 SD 카드를 잠글 수 있다. 잠긴 카드는 데이터를 읽고 쓰는 명령을 거부하는 것을 제외하고는 호스트 기기와 정상적으로 상호 작용한다. 잠긴 카드는 동일한 비밀번호를 제공해야만 잠금을 해제할 수 있다. 호스트 기기는 이전 비밀번호를 입력한 후 새 비밀번호를 지정하거나 잠금을 비활성화할 수 있다. 비밀번호가 없으면(일반적으로 사용자가 비밀번호를 잊어버린 경우), 호스트 기기는 추후 재사용을 위해 카드에 있는 모든 데이터(DRM 하의 카드 데이터 제외)를 지우도록 명령할 수 있으나, 기존 데이터에 접근할 방법은 없다.

윈도우 폰 7 기기는 전화기 제조사나 모바일 제공업체만 접근할 수 있도록 설계된 SD 카드를 사용한다. 배터리 구획 아래에 삽입된 SD 카드는 "자동으로 생성된 키를 사용하여 전화기에 고정"되어 "다른 전화기, 기기 또는 PC에서 SD 카드를 읽을 수 없게" 된다. 그러나 심비안 기기는 잠긴 SD 카드에 대해 필요한 저수준 포맷 작업을 수행할 수 있는 몇 안 되는 기기 중 하나이다. 따라서 노키아 N8과 같은 기기를 사용하여 카드를 재포맷하여 다른 기기에서 나중에 사용할 수 있다.

smartSD 카드

smartSD 메모리 카드는 내부 "보안 요소(secure element)"가 있는 microSD 카드로, SD 버스를 통해 내부 보안 요소에서 실행되는 JavaCard 애플릿 등으로 ISO 7816 APDU 명령을 전송할 수 있다.

보안 요소가 포함된 최초의 microSD 메모리 카드 중 일부는 2009년 근거리 무선 통신(NFC) 및 모바일 결제의 선구자인 DeviceFidelity, Inc.에 의해 개발되었으며, In2Pay 및 CredenSE 제품으로 도입되었다. 이후 2010년에 비자에 의해 모바일 비접촉식 거래용으로 상용화 및 인증되었다. DeviceFidelity는 또한 iCaisse를 사용하여 아이폰에서 작동하도록 In2Pay microSD를 조정했으며, 2010년에 애플 기기에서 최초의 NFC 거래 및 모바일 결제를 개척했다.

smartSD 카드의 다양한 구현은 결제 애플리케이션 및 보안 인증을 위해 수행되었다. 2012년에 Good Technology는 DeviceFidelity와 협력하여 모바일 ID 및 접근 제어를 위해 보안 요소가 있는 microSD 카드를 사용했다.

보안 요소 및 NFC 지원이 포함된 microSD 카드는 모바일 결제에 사용되며, 뱅크 오브 아메리카, US Bank 및 웰스 파고를 포함하여 전 세계 주요 은행에서 출시한 소비자 직접 판매용 모바일 지갑 및 모바일 뱅킹 솔루션에 사용되었다. 한편 다른 것들은 2012년에 처음 출시된 moneto와 같은 혁신적인 소비자 직접 판매용 네오뱅크 프로그램의 일부였다.

보안 요소가 있는 microSD 카드는 모바일 기기에서 안전한 음성 암호화에도 사용되어 개인 간 음성 통신에서 가장 높은 수준의 보안 중 하나를 제공한다. 이러한 솔루션은 정보 및 보안 분야에서 많이 사용된다.

2011년 HID Global은 애리조나 주립 대학교와 협력하여 DeviceFidelity, Inc.가 제공하는 보안 요소 및 MiFare 기술이 포함된 microSD를 사용하여 학생들을 위한 캠퍼스 액세스 솔루션을 출시했다. 이는 일반 휴대전화가 전자 액세스 키 없이도 문을 여는 데 사용될 수 있었던 최초의 사례였다.

벤더별 개선 사항

와이파이가 통합된 Eye-Fi Mobi 16 GB 카드
이중 인터페이스(SD 및 USB)를 가진 SD 카드

벤더들은 다양한 벤더 특화 기능을 통해 시장에서 자사 제품을 차별화하고자 했다.

SDIO 카드

SDIO (Secure Digital Input Output) 마크
일부 HP iPAQ 기기에 연결하기 위해 SDIO 인터페이스를 사용하는 카메라

SDIO(Secure Digital Input Output)는 데이터 저장 외에도 입출력(I/O) 기기를 지원하는 SD 사양의 확장이다. SDIO 카드는 물리적, 전기적으로 표준 SD 카드와 동일하지만, I/O 기능을 활용하려면 적절한 드라이버를 갖춘 호스트 기기가 필요하다. 흔한 예로 GPS, 와이파이, 카메라, 바코드 판독기 및 모뎀 어댑터가 있었다. SDIO는 널리 채택되지 않았다.

호환성

최신 버전의 사양을 준수하는 호스트 기기는 하위 호환성을 제공하며 이전 SD 카드를 수용한다. 예를 들어, SDXC 호스트 기기는 이전의 모든 SD 메모리 카드 제품군을 수용하며, SDHC 호스트 기기는 표준 SD 카드도 수용한다.

오래된 호스트 기기는 일반적으로 최신 카드 포맷을 지원하지 않으며, 카드가 사용하는 버스 인터페이스를 지원하더라도 다음과 같은 몇 가지 요인이 발생한다.

SD 호환성 표
카드
슬롯
 SDSC SDHC SDHC
UHS		 SDXC SDXC
UHS		 SDIO
SDSC 부분적FAT16, < 4 GBFAT16, < 4 GB아니요아니요아니요
SDHC 예예비 UHS 모드FAT32비 UHS 모드의 FAT32아니요
SDHC UHS 비 UHS 모드비 UHS 모드UHS 모드비 UHS 모드의 FAT32UHS 모드의 FAT32아니요
SDXC 예예비 UHS 모드예비 UHS 모드아니요
SDXC UHS 비 UHS 모드비 UHS 모드UHS 모드비 UHS 모드UHS 모드아니요
SDIO 다양함다양함다양함다양함다양함예

시장

소형 크기 덕분에 Secure Digital 카드는 많은 소비자 전자 기기에 사용되며, 작은 크기에 수 기가바이트의 데이터를 저장하는 널리 보급된 수단이 되었다. 디지털 카메라, 캠코더 및 비디오 게임 콘솔과 같이 사용자가 카드를 자주 제거하고 교체할 수 있는 기기는 표준 크기 카드를 사용하는 경향이 있다. 소형화가 가장 중요한 휴대전화, 액션 카메라 및 카메라 드론과 같은 기기는 microSD 카드를 사용하는 경향이 있다.

휴대전화

스마트폰 트레이 안의 microSD 카드

microSD 카드는 모바일 기기에서 저장 공간을 확장하기 위해, 특히 사진, 비디오, 음악, 문서 및 기타 자주 액세스하지 않는 파일들을 위해 널리 사용되어 왔다.

2015년경까지 안드로이드 스마트폰에서 microSD 카드 지원은 일반적이었다. 그러나 2025년경에는 특히 하이엔드 모델을 중심으로 지원이 감소했다. 이러한 변화는 microSD보다 빠른 성능의 저렴한 고용량 내부 저장소, 위조 카드와 관련된 사용자 경험에 대한 우려, 클라우드 저장 서비스의 가용성, 속도 및 보안 향상 등에 기인한다.

반면 애플은 내장 플래시 저장소와 클라우드 기반 서비스에 의존하며 아이폰에 microSD 카드 슬롯을 포함한 적이 없다.

디지털 카메라

2023년 현재 SD 카드는 디지털 카메라에서 가장 널리 사용되는 저장 형태이다.

개인용 컴퓨터

많은 개인용 컴퓨터가 내장 슬롯을 사용하거나 USB 어댑터를 통해 보조 저장 장치로 SD 카드를 수용하지만, SD 카드는 온보드 ATA 컨트롤러를 통한 기본 하드 디스크로 사용할 수 없다. 이는 어떤 SD 카드 변형도 ATA 신호를 지원하지 않기 때문이다. 기본 하드 디스크로 사용하려면 별도의 SD 호스트 컨트롤러와 SD 카드로부터 부팅하기 위한 펌웨어 지원(최신 시스템이나 태블릿 PC에 일반적임) 또는 SD-to-콤팩트플래시 변환기가 필요하다. 그러나 USB 인터페이스로부터 부팅을 지원하는 컴퓨터에서는 USB 어댑터에 꽂힌 SD 카드가 부팅 완료 후 USB 액세스를 지원하는 운영 체제를 포함하고 있다면 부팅 디스크가 될 수 있다.

노트북 및 태블릿 컴퓨터에서 내장 메모리 카드 리더기의 메모리 카드는 USB 포트에서 튀어나오는 USB 플래시 드라이브에 비해 인체공학적 이점이 있다. USB 드라이브는 기기를 운반할 때 부딪히지 않도록 주의해야 하며, 부딪힐 경우 USB 포트가 손상될 수 있기 때문이다. 메모리 카드는 통일된 형태를 가지며 컴퓨터의 전용 카드 슬롯에 삽입될 때 USB 포트를 점유하지 않는다.

2009년 말부터 SD 카드 리더기가 설치된 새로운 애플 컴퓨터는 맥 OS 확장 파일 형식으로 적절히 포맷되고 기본 파티션 테이블이 GUID 파티션 테이블로 설정된 경우, SD 저장 장치에서 macOS로 부팅할 수 있게 되었다.

SD 카드는 아타리 8비트 제품군과 같은 빈티지 컴퓨터 소유자들 사이에서 사용량과 인기가 높아지고 있다. 예를 들어 요즘에는 SIO2SD(SIO는 외부 기기를 연결하기 위한 아타리 포트임)가 사용된다. 8비트 아타리용 소프트웨어는 4~8GB 미만의 디스크 크기를 가진 SD 카드 하나에 담을 수 있다(2019).

임베디드 시스템

2008년에 SDA는 인쇄 회로 기판에 분리 불가능한 SD 스타일 기기를 장착할 수 있도록 "잘 알려진 SD 표준을 활용"한 Embedded SD를 사양으로 정했다. 그러나 임베디드 시스템에서는 MMC 표준이 사실상의 표준이 되면서 이 표준은 시장에서 채택되지 않았다. 샌디스크는 iNAND 브랜드로 이러한 임베디드 플래시 메모리 부품을 제공한다.

일부 현대적인 마이크로컨트롤러는 더 빠른 독자적인 4비트 SD 버스 모드를 사용하는 SDIO 하드웨어를 통합하지만, 거의 모든 현대적인 마이크로컨트롤러는 적어도 더 느린 1비트 SPI 버스 모드에서 작동하는 SD 카드와 인터페이스할 수 있는 SPI 유닛을 가지고 있다. 만약 없다면, 소프트웨어 제어(GPIO 비트 뱅킹)로 SPI를 에뮬레이션할 수도 있다. (예: Linksys WRT54G-TM 라우터에 납땜되고 DD-WRT의 리눅스 커널을 사용하여 GPIO 핀에 연결된 SD 카드 슬롯은 1.6 Mb/s의 속도만을 냈다.)

인기 있는 소형 단일 보드 컴퓨터인 라즈베리 파이 시리즈는 원래 기본 저장소로 표준 크기 SD 카드를 사용하다가 최신 버전에서는 microSD로 전환했다.

보다 최근인 2020년에는 microSD의 8핀 인터페이스가 인쇄 회로 기판에서 표준 LGA8 또는 WSON8 패키징의 표면 실장형(납땜) 집적 회로 칩으로 사용되도록 조정되었다. 크기는 8 mm × 6 mm × 1 mm (5⁄16 in × 15⁄64 in × 3⁄64 in)이다. 이러한 칩을 SD NAND라고 한다. microSD 인터페이스는 더 확립된 NAND 포맷에 비해 몇 가지 이점을 제공한다. 핀 수가 적어 연결을 라우팅하기 쉽고(eMMC 및 raw NAND와 달리), 카드 자체가 웨어 레벨링과 같은 세부 사항을 처리한다(raw NAND와 달리). 이들은 대안적으로 SD 버스(1비트 및 4비트) 기능과 SD 명령 세트 지원이 추가된 SPI NAND 또는 SPI 플래시 유닛으로 볼 수 있다.

음악 배포

사전 녹음된 microSD는 샌디스크의 slotMusic 및 slotRadio, 그리고 아스텔앤컨의 MQS 브랜드를 통해 음악을 상업화하는 데 사용되어 왔다.

위조품

시장에서는 가짜 용량을 보고하거나 라벨보다 느리게 작동하는 잘못 라벨링되거나 위조된 Secure Digital 카드가 흔히 발견된다. 위조 제품을 확인하고 감지하기 위한 소프트웨어 도구들이 존재하며, 어떤 경우에는 가짜 용량 정보를 제거하고 실제 저장 한도를 사용하도록 이러한 기기를 수리할 수 있다.

위조 카드의 감지는 일반적으로 카드의 용량이 찰 때까지 임의의 데이터를 가진 파일을 복사하고 다시 복사해 오는 과정을 포함한다. 다시 복사된 파일은 MD5와 같은 체크섬을 비교하거나 데이터 압축을 시도하여 테스트할 수 있다. 후자의 접근 방식은 위조 카드가 사용자로 하여금 파일을 다시 읽게 해주지만, 그 파일이 쉽게 압축되는 균일한 데이터(예: 반복되는 0xFFs)로 구성된다는 사실을 활용한다.

기술적 세부 사항

물리적 크기

제품군별 크기 비교: SD (파랑), miniSD (초록), microSD (빨강)

SD 카드 사양은 세 가지 물리적 크기를 정의한다. SD 및 SDHC 제품군은 세 가지 크기 모두에서 사용할 수 있지만, SDXC 및 SDUC 제품군은 미니 크기로 제공되지 않으며 SDIO 제품군은 마이크로 크기로 제공되지 않는다. 작은 카드는 수동 어댑터를 사용하여 더 큰 슬롯에서 사용할 수 있다.

표준

  • SD (SDSC), SDHC, SDXC, SDIO, SDUC
  • 32 mm × 24 mm × 2.1 mm (1+17⁄64 in × 15⁄16 in × 5⁄64 in)
  • Thin SD(드묾)의 경우 32 mm × 24 mm × 1.4 mm (1+17⁄64 in × 15⁄16 in × 1⁄16 in)(MMC만큼 얇음)

MiniSD

  • miniSD, miniSDHC, miniSDIO
  • 21.5 mm × 20 mm × 1.4 mm (27⁄32 in × 25⁄32 in × 1⁄16 in)

microSD

마이크로 폼 팩터는 가장 작은 SD 카드 포맷이다.

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

전송 모드

카드는 다음과 같은 버스 유형 및 전송 모드의 다양한 조합을 지원할 수 있다. 다음 섹션에서 설명하듯이 SPI 버스 모드와 1비트 SD 버스 모드는 모든 SD 제품군에 필수적이다. 호스트 기기와 SD 카드가 버스 인터페이스 모드를 협상하면, 번호가 매겨진 핀의 용도는 모든 카드 크기에서 동일하다.

물리적 인터페이스는 9개의 핀으로 구성되지만, miniSD 카드는 중앙에 두 개의 연결되지 않은 핀을 추가하고 microSD 카드는 두 개의 VSS(접지) 핀 중 하나를 생략한다.

4가지 카드 유형에 대한 공식 핀 번호(위에서 아래로): MMC, SD, miniSD, microSD. 이는 SD의 기반이 된 구형 MMC로부터의 진화를 보여준다. 참고: 이 도면은 사양 4.0에서 추가된 8개의 새로운 UHS-II 접점을 보여주지 않는다.
SPI 버스 모드
MMC
핀		SD
핀		miniSD
핀		microSD
핀		이름입출력논리설명
1112nCSIPPSPI 카드 선택 [CS] (부논리)
2223DIIPPSPI 직렬 데이터 입력 [MOSI]
333 VSSSS접지
4444VDDSS전원
5555CLKIPPSPI 직렬 클록 [SCLK]
6666VSSSS접지
7777DOOPPSPI 직렬 데이터 출력 [MISO]
888
  • NC
  • nIRQ
.
O		.
OD		사용 안 함 (메모리 카드)
인터럽트 (SDIO 카드) (부논리)
991NC..사용 안 함
10 NC..예약됨
11 NC..예약됨
1비트 SD 버스 모드
MMC
핀		SD
핀		miniSD
핀		microSD
핀		이름입출력논리설명
1112CDI/O.카드 감지 (호스트에 의해) 및
비 SPI 모드 감지 (카드에 의해)
2223CMDI/OPP,
OD		명령,
응답
333 VSSSS접지
4444VDDSS전원
5555CLKIPP직렬 클록
6666VSSSS접지
7777DAT0I/OPPSD 직렬 데이터 0
888NC
nIRQ		.
O		.
OD		사용 안 함 (메모리 카드)
인터럽트 (SDIO 카드) (부논리)
991NC..사용 안 함
10 NC..예약됨
11 NC..예약됨
4비트 SD 버스 모드
MMC
핀		SD
핀		miniSD
핀		microSD
핀		이름입출력논리설명
.112DAT3I/OPPSD 직렬 데이터 3
.223CMDI/OPP,
OD		명령,
응답
.33 VSSSS접지
.444VDDSS전원
.555CLKIPP직렬 클록
.666VSSSS접지
.777DAT0I/OPPSD 직렬 데이터 0
888DAT1
nIRQ		I/O
O		PP
OD		SD 직렬 데이터 1 (메모리 카드)
인터럽트 기간 (SDIO 카드는 프로토콜을 통해 핀 공유)
991DAT2I/OPPSD 직렬 데이터 2
10 NC..예약됨
11 NC..예약됨

참고:

  1. 방향은 카드 기준이다. I = 입력, O = 출력.
  2. PP = 푸시-풀 로직, OD = 개방 컬렉터 로직.
  3. S = 전원 공급, NC = 연결되지 않음 (또는 논리 하이).

인터페이스

512 GB SD 카드의 내부: 데이터를 담는 NAND 플래시 칩(아래)과 SD 컨트롤러(위)
2 GB SD 카드의 내부: 2개의 NAND 플래시 칩(위와 중간), SD 컨트롤러 칩(아래)
커버를 제거한 16 GB SDHC 카드의 내부

명령 인터페이스

SD 카드와 호스트 기기는 처음에 동기 1비트 인터페이스를 통해 통신하며, 여기서 호스트 기기는 SD 카드에 단일 비트를 드나들게 하는 클록 신호를 제공한다. 이를 통해 호스트 기기는 48비트 명령을 보내고 응답을 받는다. 카드는 응답이 지연될 것임을 알릴 수 있으나, 호스트 기기는 대화를 중단할 수 있다.

다양한 명령을 내림으로써 호스트 기기는 다음을 수행할 수 있다.

  • SD 카드의 유형, 메모리 용량 및 성능 확인
  • 카드에 다른 전압, 다른 클록 속도 또는 고급 전기 인터페이스를 사용하도록 명령
  • 카드가 플래시 메모리에 쓸 블록을 받거나, 지정된 블록의 내용을 읽고 응답하도록 준비

명령 인터페이스는 멀티미디어카드(MMC) 인터페이스의 확장이다. SD 카드는 MMC 프로토콜의 일부 명령에 대한 지원을 중단했지만, 복제 방지와 관련된 명령을 추가했다. 삽입된 카드의 유형을 결정할 때까지 두 표준에서 모두 지원되는 명령만 사용함으로써 호스트 기기는 SD 카드와 MMC 카드를 모두 수용할 수 있다.

전기 인터페이스

모든 SD 카드 제품군은 처음에 3.3 V 전기 인터페이스를 사용한다. 명령에 따라 SDHC 및 SDXC 카드는 1.8 V 작동으로 전환할 수 있다.

전원을 켜거나 카드를 삽입할 때 1번 핀의 전압에 따라 SPI(Serial Peripheral Interface) 버스 또는 SD 버스가 선택된다. SD 버스는 1비트 모드에서 시작하지만, SD 카드가 지원하는 경우 호스트 기기가 4비트 모드로 전환하는 명령을 내릴 수 있다. 다양한 카드 유형에 대해 4비트 SD 버스 지원은 선택 사항이거나 필수 사항이다.

SD 카드가 이를 지원한다고 판단한 후, 호스트 기기는 SD 카드에 더 높은 전송 속도로 전환하도록 명령할 수 있다. 카드의 성능을 결정하기 전까지 호스트 기기는 400 kHz보다 빠른 클록 속도를 사용해서는 안 된다. SDIO(아래 참조) 이외의 SD 카드는 25 MHz의 "기본 속도" 클록 속도를 갖는다. 호스트 기기가 카드가 지원하는 최대 클록 속도를 사용할 필요는 없다. 전력을 아끼기 위해 최대 클록 속도보다 낮은 속도로 작동할 수도 있다. 명령 사이에는 호스트 기기가 클록을 완전히 멈출 수 있다.

MBR 및 FAT

대부분의 SD 카드는 하나 이상의 MBR 파티션으로 사전 포맷되어 배송되며, 첫 번째 또는 유일한 파티션에는 파일 시스템이 포함되어 있다. 이를 통해 개인용 컴퓨터의 하드 디스크처럼 작동할 수 있다. SD 카드 사양에 따라 SD 카드는 MBR과 다음과 같은 파일 시스템으로 포맷된다.

  • SDSC 카드의 경우:
    • 용량이 32,680개 논리 섹터 미만(16 MB 미만): FAT12, 파티션 타입 01h, BPB 3.0 또는 EBPB 4.1
    • 용량이 32,680에서 65,535개 논리 섹터 사이(16 MB에서 32 MB 사이): FAT16, 파티션 타입 04h, BPB 3.0 또는 EBPB 4.1
    • 용량이 65,536개 이상의 논리 섹터(32 MB 초과): FAT16B, 파티션 타입 06h, EBPB 4.1
  • SDHC 카드의 경우:
    • 용량이 16,450,560개 논리 섹터 미만(7.8 GB 미만): FAT32, 파티션 타입 0Bh, EBPB 7.1
    • 용량이 16,450,560개 이상의 논리 섹터(7.8 GB 초과): FAT32, 파티션 타입 0Ch, EBPB 7.1
  • SDXC 카드의 경우: 파티션 타입 07h의 ExFAT

SD 카드를 사용하는 대부분의 소비자 제품은 카드가 이러한 방식으로 파티션되고 포맷되어 있을 것으로 기대한다. FAT12, FAT16, FAT16B 및 FAT32에 대한 보편적인 지원을 통해 호환되는 SD 리더기가 있는 대부분의 호스트 컴퓨터에서 SDSC 및 SDHC 카드를 사용할 수 있으며, 사용자에게 계층적 디렉터리 트리에 이름이 지정된 파일이 있는 익숙한 방식을 제공한다.

이러한 SD 카드에서는 맥 OS X의 디스크 유틸리티나 윈도우의 CHKDSK와 같은 표준 유틸리티 프로그램을 사용하여 손상된 파일 시스템을 수리하고 때로는 삭제된 파일을 복구할 수 있다. 이러한 카드에서는 FAT 파일 시스템용 단편화 제거 도구를 사용할 수 있다. 결과적인 파일 통합은 파일을 읽거나 쓰는 데 필요한 시간을 아주 조금 개선할 수 있지만, 하드 드라이브의 단편화 제거와 비견될 만한 개선은 아니다. 하드 드라이브의 경우 파일을 여러 파편으로 저장하면 드라이브 헤드의 추가적이고 상대적으로 느린 물리적 이동이 필요하기 때문이다. 게다가 단편화 제거는 SD 카드의 정격 수명에 영향을 주는 쓰기 작업을 수행한다. 물리적 메모리의 쓰기 수명은 플래시 메모리에 관한 기사에서 논의된다. 카드의 저장 용량을 늘리기 위한 최신 기술은 쓰기 수명이 더 좋지 않다.

용량이 최소 32 MB(65,536개 이상의 논리 섹터)이지만 2 GB를 넘지 않는 SD 카드를 재포맷할 때, 소비자용 기기라면 FAT16B(파티션 타입 06h, EBPB 4.1)가 권장된다. (FAT16B는 4 GB 카드에서도 선택 가능하지만, 널리 지원되지 않는 64 KB 클러스터를 사용해야 한다. FAT16B는 4 GB를 초과하는 카드를 전혀 지원하지 않는다.)

SDXC 사양은 마이크로소프트의 독자적인 ExFAT 파일 시스템 사용을 강제하며, 이는 때때로 적절한 드라이버(예: 리눅스의 exfat-utils/exfat-fuse)를 요구한다.

재포맷의 위험

SD 카드를 다른 파일 시스템으로 포맷하거나 심지어 동일한 파일 시스템으로 포맷하더라도 카드가 느려지거나 수명이 짧아질 수 있다. 일부 카드는 자주 수정되는 블록이 서로 다른 시기에 메모리의 다른 부분에 매핑되는 웨어 레벨링을 사용하며, 일부 웨어 레벨링 알고리즘은 FAT12, FAT16 또는 FAT32의 일반적인 액세스 패턴에 맞게 설계되어 있다. 또한 사전 포맷된 파일 시스템은 카드의 물리적 메모리의 소거 영역과 일치하는 클러스터 크기를 사용할 수 있는데, 재포맷으로 클러스터 크기가 변경되면 쓰기 효율이 떨어질 수 있다. SD 협회는 윈도우와 맥 OS X에서 이러한 문제를 해결하기 위해 무료로 다운로드 가능한 SD Formatter 소프트웨어를 제공한다.

SD/SDHC/SDXC 메모리 카드에는 SD 표준의 보안 기능을 위한 "보호 영역(Protected Area)"이 있다. 표준 포맷터나 SD 협회 포맷터는 이를 지우지 않는다. SD 협회는 SD 보안 기능을 사용하는 기기나 소프트웨어가 이를 포맷할 수 있다고 제안한다.

전력 소비

SD 카드의 전력 소비는 속도 모드, 제조사 및 모델에 따라 다르다. 전송 중에는 66–330 mW (3.3 V 공급 전압에서 20–100 mA) 범위일 수 있다. TwinMOS Technologies의 사양은 전송 중 최대 149 mW (45 mA)로 기재되어 있다. 도시바는 264–330 mW (80–100 mA)로 기재하고 있다. 대기 전류는 훨씬 낮으며, 2006년형 한 microSD 카드의 경우 0.2 mA 미만이다.

최신 UHS-II 카드는 호스트 기기가 버스 속도 모드 SDR104 또는 UHS-II를 지원하는 경우 최대 2.88 W까지 소비할 수 있다. UHS-II 호스트의 경우 최소 전력 소비는 720 mW이다.

다양한 버스 속도 모드에서의 카드 요구 사항
버스 속도
모드		최대 버스
속도
[MB/s]		최대 클록
주파수
[MHz]		신호
전압
[V]		SDSC
[W]		SDHC
[W]		SDXC
[W]
HD312312520.4–2.882.88
FD156156520.4–2.882.88
SDR1041042081.8–2.882.88
SDR50501001.8–1.441.44
DDR5050501.8–1.441.44
SDR2525501.8–0.720.72
SDR1212.5251.8–0.360.36 / 0.54
고속25503.30.720.720.72
기본 속도12.5253.30.330.360.36 / 0.54

저장 용량 및 호환성

모든 SD 카드는 호스트 기기가 카드의 정보 보유량을 결정할 수 있게 하며, 각 SD 제품군의 사양은 호스트 기기에 규격을 준수하는 카드가 보고하는 최대 용량을 보장한다.

2006년 6월 버전 2.0(SDHC) 사양이 완성될 무렵, 벤더들은 이미 버전 1.01에 지정된 대로 또는 버전 1.00을 창의적으로 해석하여 2 GB 및 4 GB SD 카드를 고안해냈다. 그 결과 만들어진 카드들은 일부 호스트 기기에서 올바르게 작동하지 않는다.

1 GB 초과 SDSC 카드

비표준 4 GB SDSC 카드

SD 버전 1.00은 블록당 512 바이트를 가정했다. 이는 SDSC 카드를 최대 1 GB까지 허용했다.

버전 1.01은 SDSC 카드가 블록당 1,024 또는 2,048 바이트를 나타내기 위해 4비트 필드를 사용할 수 있게 했다.: 41, 98  이를 통해 2 GB 용량의 카드가 가능해졌다.

저장 용량 계산

카드 특정 데이터(CSD) 레지스터의 포맷은 버전 1(SDSC)과 버전 2.0(SDHC 및 SDXC 정의) 사이에서 변경되었다.

버전 1

SD 사양 버전 1에서 최대 2 GB까지의 용량은 CSD의 필드를 결합하여 계산된다.

이후 버전(섹션 4.3.2)에서는 2 GB SDSC 카드가 READ_BL_LEN(및 WRITE_BL_LEN)을 {{val}}에서 오류가 발생함: 인수 2 은(는) 유효하지 않은 숫자입니다.를 나타내도록 설정하여 계산이 카드의 용량을 올바르게 보고하도록 해야 하지만, 일관성을 위해 호스트 기기는 {{val}}에서 오류가 발생함: 인수 2 은(는) 유효하지 않은 숫자입니다.를 넘는 블록 길이를 요청(CMD16 사용)해서는 안 된다고 명시한다.: 29 

버전 2 및 3

버전 2.0의 SDHC 카드 정의에서 CSD의 C_SIZE 부분은 22비트이며, 512 KB의 배수로 메모리 크기를 나타낸다(C_SIZE_MULT 필드는 제거되고 READ_BL_LEN은 더 이상 용량 계산에 사용되지 않음). SCR 레지스터는 카드 제품군을 식별한다. SD_SPEC = 2는 SDHC 또는 SDXC를 선택한다. SD_SPEC3 = 1은 SDXC를 선택한다. 이러한 재정의로 인해 오래된 호스트 기기는 SDHC 또는 SDXC 카드와 정확한 용량을 올바르게 식별하지 못한다.: 107 

  • SDHC 카드는 32 GB를 넘지 않는 용량을 보고하도록 제한된다.: 104 
  • SDXC 카드는 C_SIZE 필드의 22비트 모두를 사용할 수 있다. SDHC 카드는 하위 16비트를 사용하여 최대 65375까지만 설정할 수 있다.: 104 

사용자 데이터 영역 용량은 C_SIZE로부터 다음과 같이 계산된다.: 104 

메모리 용량 = (C_SIZE + 1) × 512 KB
SDHC 카드의 최소 사용자 영역 크기는 4,211,712 섹터 (2 GB + 8.5 MB)이다.
CSD 버전 2.0에서 SDHC를 위한 C_SIZE의 최소값은 001010h (4112)이다.
SDHC 카드의 최대 사용자 영역 크기는 (32 GB − 80 MB)이다.
CSD 버전 2.0에서 SDHC를 위한 C_SIZE의 최대값은 00FF5Fh (65375)이다. SDXC 카드의 최소 사용자 영역 크기는 67,108,864 섹터 (32 GB)이다.

CSD 버전 2.0에서 SDXC를 위한 C_SIZE의 최소값은 00FFFFh (65535)이다.

데이터 복구

오작동하는 SD 카드는 플래시 저장소가 포함된 중간 부분이 물리적으로 손상되지 않은 한 전문 장비를 사용하여 수리할 수 있다. 이 방식으로는 컨트롤러를 우회할 수 있다. 컨트롤러가 동일한 물리적 다이에 있는 모놀리식 카드의 경우에는 더 어렵거나 불가능할 수 있다.

어댑터

작은 SD 카드가 큰 SD 카드 슬롯에서 작동할 수 있도록 다양한 수동 어댑터가 제공된다.

사양의 개방성

SD 포맷은 1999년 8월에 도입되었다. 대부분의 메모리 카드 포맷과 마찬가지로 SD는 특허 및 상표로 보호된다. SDIO 기기를 제외하고 SD 카드 및 호스트 어댑터의 제조 및 판매에는 로열티가 적용된다. 2025년 기준 SD 협회(SDA)는 일반 회원에게 연간 US$2,500, 집행 회원에게 US$4,500의 연회비를 청구한다.

SD 사양의 초기 버전은 기밀유지 협약(NDA) 하에서만 사용할 수 있었으며, 이는 오픈 소스 소프트웨어 드라이버 개발을 제한했다. 이러한 제한에도 불구하고 개발자들은 인터페이스를 역공학하여 디지털 권리 관리(DRM)를 사용하지 않는 SD 카드용 무료 소프트웨어 드라이버를 만들었다.

2006년 SDA는 덜 제한적인 라이선스 하에 "약식 사양(Simplified Specification)"을 발표하기 시작했다. 여기에는 물리 계층, SDIO 및 일부 확장에 대한 문서가 포함되어 있어 NDA나 유료 회원 가입 없이도 광범위한 구현이 가능하다.

개정 이력

SD 사양 버전 이력
버전 연도 주요 변경 사항 각주
1.00 2000 예비 사양 빈칸
1.01 2001 사소한 업데이트
1.10 2006 공식 초기 릴리스
2.00 SDHC 및 스피드 클래스 C2, C4, C6 추가
3.01 2010 SDXC, UHS-I 버스 및 스피드 클래스 C10/UHS 스피드 클래스 U1 추가
4.10 2013 UHS-II 버스, UHS 스피드 클래스 U3 추가, 전원 및 기능 지원 강화
5.00 2016 비디오 스피드 클래스 V6, V10, V30, V60, V90 추가
5.10 애플리케이션 퍼포먼스 클래스 A1 추가
6.00 2017 애플리케이션 퍼포먼스 클래스 A2(명령 대기열 및 쓰기 캐싱 포함) 및 카드 소유권 보호 기능 추가
7.10 2020 SD Express, microSD Express, SDUC 추가 및 CPRM을 선택 사항으로 변경
8.00 PCIe 4.0 추가, 표준 크기 카드에 듀얼 레인 PCIe 추가
9.00 2022 새로운 보안 기능 도입 및 쓰기 방지 강화
9.10 2023 SD Express 스피드 클래스 E150, E300, E450, E600 추가

같이 보기

각주

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내용주
  1. ↑ 필요한 녹화 및 재생 스피드 클래스 요구 사항은 기기에 따라 다를 수 있다.
  2. 1 2 3 저장 용량 및 호환성에 관한 논의 참조.
  3. ↑ 콤팩트플래시는 더 이상 사용되지 않는 병렬 ATA 하드 디스크 드라이브 인터페이스와 호환되는 전기 인터페이스를 사용한다. 따라서 이러한 카드에서 부팅되는 기기의 펌웨어는 콤팩트플래시 부팅 지원을 명시적으로 구현할 필요가 없다.
  4. ↑ 일부 SD-to-USB 어댑터(카드 리더기)는 USB 대용량 저장소 장치 유형을 완전히 구현하지 않거나 전용 드라이버를 요구한다. 이런 경우 해당 리더기를 통한 부팅이 불가능할 수 있다.
  5. 1 2 3
    • 표준 용량 SD 메모리 카드 (SDSC): 최대 2 GB 포함: 3 
    • LEN 카드의 메모리 용량은 C_SIZE, C_SIZE_MULT 및 READ_BL_LEN 항목으로부터 다음과 같이 계산된다.
      메모리 용량 = BLOCKNR * BLOCK_LEN, 여기서
      BLOCKNR = (C_SIZE+1) * MULT
      MULT = 2C_SIZE_MULT+2, (C_SIZE_MULT < 8)
      BLOCK_LEN = 2READ_BL_LEN, (READ_BL_LEN < 12)
      2 GB를 나타내기 위해, BLOCK_LEN은 1,024 바이트여야 한다.
      따라서 코딩할 수 있는 최대 용량은 4096*512*1024 = 2 GB이다.
      표준 용량 SD 카드의 최대 데이터 영역 크기는 4,153,344 섹터 (2028MB)이다.: 99 

외부 링크