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Nano存储卡诞生!华为只是做了一件应该做的事情

发布时间:2018-11-24 13:30:09来源:本站浏览次数:264

          华为Mate 20系列自发布以来,一个大家容易忽略的“变小”科技,就是Nano Memory存储卡(简称Nano存储卡)。

Nano存储卡诞生!华为只是做了一件应该做的事情

Mate 20系列支持双卡双待双VoLTE,副卡还可插Nano存储卡

今天我们就聊一聊这个“变小”的故事!

01 那些移动存储的“老古董”

听说用过这种磁盘的人,都已经结婚了。

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这是上个世纪80年代曾经十分火热的移动存储器3.5 英寸软盘,容量仅为 1.44 MB,连现在的一首mp3都装不下。

实际上,世界上第一张软盘是由 IBM在1967 年推出的,直径为32 英寸,大概相当于你家里的电脑桌那么大。

1971年,Alan Shugart推出了直径为 8 英寸的软盘,但存储空间仅有 81 KB,比你脸还大。

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1976年,美国王安电脑公司打算发布用于字处理的计算机,觉得8英寸的软盘太大,于是开始与Shugart Associates公司合作生产小一点的磁盘。

听说他们约在波士顿一家昏暗的酒吧里洽谈合作时,根据桌上餐巾大小定下了即将生产的软盘为5.25英寸

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5.25英寸和3.5英寸的软盘就是我们电脑C盘之外的A盘和B盘,必须要专门的驱动才能读取。(能看懂说明你真的是老了,哈哈~)

后来的故事大家都很熟悉了,光盘很快取代了软盘,U盘又替代了光盘,成为现在常用的移动存储介质。

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但无论是软盘、光盘还是U盘,都是给办公室或者家里的计算机使用的。

直到1997年,西门子公司与闪迪公司联手推出了一款MMC存储卡(Multimedia Card)。这款存储卡仅有邮票大小,可方便地使用于各式便携电子设备上,包括相机、音乐播放器、PDA(个人数码助理)、电子书、玩具等产品。一经推出,大受好评。

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MMC存储卡

两年后,在MMC卡的基础上,松下电器 ,东芝,闪迪三家公司推出了一款名为“Secure Digital Memory Card”的存储卡片,此即SD卡。

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SD卡

三家公司还联手成立了SD协会,负责制定SD卡的行业规范,推广SD卡的使用。

2003年,闪迪推出了体积更小的MiniSD卡。

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MiniSD卡

但很快,闪迪又与摩托罗拉联手推出了TF存储卡,它的体积还要小于miniSD卡。

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MicroSD卡

2005年,TF卡被纳入了SD协会的行业标准,并改了名字:MicroSD卡。

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体积越来越小的SD卡


此后,随着移动终端的普及,MicroSD卡的受欢迎程度大大超出了设计者的想象。

仅2017年一年,全球就售出了逾7亿块MicroSD卡。

在旺盛的市场需求刺激下,MicroSD卡的读写速度、容量也不断刷新上限。

唯其外观尺寸,历经十三年几无变化,延续至今。


02 苹果造出Nano-SIM卡,华为诞生Nano 存储卡

其实,手机SIM卡和存储卡,它们俩一直井水不犯河水,就像在两个平行的世界,互相没有什么交集。

因为在功能机时期,手机主要用来打电话,基本用不上大的存储空间,更别说扩展存储卡了。

直到智能手机诞生,才让它们俩真正“相遇”。

下面一张图是功能机时代手机SIM卡和存储卡的发展路径,我们来看看他们如何成为“更好的自己”。

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2012年,苹果公司为了成就iPhone更加纤薄和更加紧凑的机身,向ETSI欧洲电信标准协会提交了Nano-SIM卡标准。

最后,在和诺基亚主导的另外一种Nano-SIM卡标准争夺中,赢得了全球主要移动网络运营商、智能卡供应商以及移动设备制造商的普遍支持。

从此,Nano-SIM卡正式诞生。苹果也在iPhone 5开始使用Nano-SIM卡。

这款到目前为止体积最小的SIM卡,已经成为SIM卡的主流。

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iPhone的低配和高配是以手机存储容量来进行区分定价的,以iPhone XS为例,通过64GB版本,256GB和512GB版本1400-1800元的价差,区分低配、标配和高配,从而满足不同用户人群的使用需求。

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iPhone XS配置和价格

所以,iPhone一直以来都是没有存储扩展功能的。

这个课题只能留给其他厂商了。

华为成为第一个打破这一僵局的科技公司。

2018年10月,华为正式发布Nano存储卡,并宣布Mate 20系列全面支持Nano 存储卡。

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一举结束了手机存储卡十三年外观不变的历史。Nano存储卡足足比当前流行的MicroSD卡小了45%,成为世界体积最小的手机存储卡。

下面,我们来看看世界上第一张Nano存储卡是怎么造出来的。

03 卡上跳”芭蕾“:6 脚秒变8脚,Nano手机卡槽和存储卡槽合二为一

为了让双卡槽更好地节省手机机身宝贵的空间,华为这一次将Mate 20从过去两个并列的双卡槽,调整为正反两面的双卡槽,实际上是一个卡槽实现双卡的功能。

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同时,为了兼顾双卡用户和单卡用户,在副卡卡槽设计上,既支持Nano-SIM卡,也支持Nano存储卡。

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手机与SIM卡、存储卡的信息交流,是通过卡片背后的金色金属片 - PIN脚,也就是业界俗称的“金手指”来进行的。

SIM卡遵从的是ETSI欧洲电信标准协会的标准,只有6个PIN脚;而SD存储卡遵从的是SD协会的标准,有8个PIN脚。

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那么第一个问题来了,一个卡槽要如何才能同时支持SIM卡的6 PIN和SD卡的8 PIN呢?

华为工程师们访遍整个行业的科技巨头,得来的却全是否定答案——没有一家公司此前尝试过这个想法。

华为工程师只能自己想办法,经过苦思冥想,终于想出了一个优雅的解决方案:

L型PIN脚

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图中存储卡下方两侧的L状图形,就是经过特殊设计的PIN脚


工程师们将Nano存储卡的其中两个PIN脚设计为L型,摆放在存储卡的两个角落,从而适应了Nano尺寸的卡片空间。

当卡槽插入Nano卡时,手机发起“对话”来识别是Nano-SIM卡还是Nano存储卡。

这样,Nano尺寸的存储卡与Nano-SIM卡实现完美共用一个卡槽,为Nano存储卡的诞生扫除了一个关键技术障碍。

04 科技赛道,速度为王:华为Nano存储卡写入速率达75MB/s,远超SD U3标准

华为虽然是第一次设计Nano存储卡,但存储速度直接关系到用户读取图片视频的体验,所以从一开始就坚持高起点目标——达到SD U3速度标准,即最低写入速率30MB/s。

棘手的是,当华为工程师准备按照SD的标准“开干”的时候,发现了一个很大的法务问题。

如前文所述,闪迪、东芝与松下公司在SD卡标准诞生之初就牵头建立了一个非盈利性组织——SD协会。三家公司还在SD卡的协议、专利、商标等领域进行了大量布局,未经其允许,任何组织都不能发布新的SD卡协议。

华为连SD协会的会员都不是,假如生产Nano SD卡,那么等待华为工程师们的,将是来自行业先行者们的法院传票。

幸运的是,信息存储技术的发展路径并非仅有SD一条,还有其他开源的内存存储技术标准可供选择。

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华为Nano存储卡正是基于JEDEC的内存存储协议(eMMC5.1),实现理论最高传输速率100MB/s。相当于用内存的标准来做手机移动存储。

经华为实验室测量,Nano存储卡的数据顺序读取速率在电脑上可达90MB/s,在手机上达80MB/s,顺序写入速率达70MB/s,远超SD U3标准。

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附图1 - 东芝Exceria 128GB U3读写速度测试结果(读取最高≈90MB/s,写入速率约20MB/s)

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附图2 - 三星Pro+ 64GB U3读写速度测试结果(读取>90MB/s,写入速率约80MB/s)

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附图3 - 华为256GB Nano存储卡读写速度测试结果(读取>90MB/s,写入速率约75MB/s

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05 精益求精,品质为王:比发丝更精细的工艺与“魔鬼级”质量考验

Nano存储卡的制造和质量,是摆在华为面前的第三个问题。

Nano存储卡的容量,取决于内部flash芯片数量。芯片数量越多,存储卡容量越大。以256G存储卡为例,flash芯片达到了8片。这8片flash芯片,是以“叠放”的形态存在于存储卡中的。假如将这块存储卡一刀划开,我们将看到这样一个横截面:

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图中8个叠放的矩形,就是flash芯片

每一片flash芯片的厚度,仅仅不到43微米——约为一根头发直径的一半

这种比头发丝还要更加细致的高难度制作工艺,在全球范围内也仅有少数顶尖厂商可以完成。Nano存储卡比普通MicroSD卡体积小了45%,而且容量和速率都是高标准,华为聚集了业内顶尖的制作商合作,历经数月攻克多个工艺难题,才保障了Nano存储卡的生产达到华为严格的质量要求。

可以说,Nano存储卡得以实现,绝非一家公司、一个工程师团队之功,而是建立在整个行业对技术的积累、对创新的坚守之上的。

为了保证Nano存储卡的质量,华为工程师还定义了严苛的测试标准:

1)插拔测试:存储卡能够至少经受3000次插拔

2)极端环境测试:在零下25度严寒、85度高温环境下,Nano存储卡仍然能正常工作

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极端环境测试设备


攻克了三大问题,华为终于让Nano存储卡如期搭载Mate 20正式发布。

至此,Nano存储卡正式诞生,十三年手机存储卡外观不变的历史得以终结。

但故事刚刚开始!

华为公司已正式加入了SD协会,并开始以协会成员的身份发起了Nano SD卡技术标准的讨论。

这将是一个高度流程化、需要全行业共同推进的漫漫长路。

但这也是从技术转变成标准,造福亿万消费者的必经之路。

人类对存储技术的追求永无止境,因为每个人的珍贵记忆值得长存!

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