读取TF卡S.M.A.R.T.信息第二季 12款工业级TF卡评测

hhdjz13813 · 发表于 2022-10-26 10:06:10

本帖最后由 hhdjz13813 于 2022-10-28 19:49 编辑

上一期向大家分享了一部分我搜集到的TF卡的跑分数据以及读取S.M.A.R.T.信息的方法，详情请跳转至：【分享一下收集的十多款TF卡的跑分数据以及读取TF卡S.M.A.R.T.信息的方法】

本期由于新收集到了一些市面上能买得到的顶级好卡，因此做一期工业级TF卡评测的专辑，顺便修正一下上一篇贴子中S.M.A.R.T.信息解析方式中存在的错误。

在上一篇帖子中详细介绍了如何用单片机读取TF卡的S.M.A.R.T.信息的方式，本期不再赘述，如需了解请访问上一篇帖子。
虽然上篇帖子里介绍的用单片机读取TF卡S.M.A.R.T.信息的方式兼容性强，但是需要依赖特定的硬件才能实现，因此仅适用于传统软件读不出的新卡，部分较老的工业卡可以使用以下几款软件尝试读取。
1. Hard Disk Sentinel：https://www.hdsentinel.com/download.php

如上图所示，卡通过读卡器接入电脑后，点击该磁盘的【控制设备特定检测】-【自动侦测】即可尝试读取TF卡的S.M.A.R.T.信息，该软件只适用于比较早的工业卡，较新的工业卡比如江波龙工业系列、金士顿SDCIT2系列等无法使用此软件进行读取。

2. 对于宇瞻工业Apacer的卡，可以通过官方软件SMART for SD and microSD Products进行读取。

3. 对于广颖电通SP的卡，可以通过官方软件SP ToolBox进行读取。

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由于工程师们在工业应用中通常需要使用工业级的TF卡，因此本期只评测工业级TF卡而不评测消费级TF卡。

工业级TF卡相对于消费级TF卡的优势在于以下几个方面：
1.全局均衡写入/擦除技术【用户往TF卡指定区域写入数据时，如果主控只是机械性的往对应的闪存地址内部写入数据而没有任何写入均衡技术，对于一些需要经常修改的日志文件，一天可能就需要修改好几百次，TF卡几天就会因为该区块寿命耗尽而损坏报废。因此除了非常早期的TF卡以外，后期的TF卡或多或少都具备一定的均衡擦写功能，如果不断地往同一个地址写入数据，实际写入的闪存数据会均匀地分散在区块上从而增加了使用寿命。消费级TF卡的均衡写入方式大部分只是局部均衡，举个例子就是TF卡容量有16G，用户不断往0地址写入数据，数据写入只是均衡地分散在0-1G范围内，虽然相比没有均衡措施增加了一定寿命，但是对于树莓派等经常需要在特定位置写入日志文件的应用，也只不过是将TF卡的寿命从3天提高到了30天而已。而工业级的TF卡拥有全局均衡写入技术，用户不断往0地址写入数据时，数据会均衡分散在整个闪存区域内，从而大大缓解了闪存的写入磨损。由于全局均衡技术需要的运算量更大，因此通常工业级TF卡在随机4K写入性能方面不是很出众，脏盘跑分时可能会出现掉速情况】【此外说明一下，TF卡中的全局均衡写入/擦除技术在闪存转换层多数是采用区块映射的方式，内存需求较小，但是均衡效果不是非常理想。宇瞻工业的部分TF卡可以支持到4K页面映射的级别，关于宇瞻的Page Mapping可参考：宇瞻工业 Page Mapping】
2.坏块自动管理技术【TF卡内的闪存芯片的最小擦除单位是block，一个block下又分为很多个page即最小写入单位。使用过程中某些block由于制造工艺缺陷或过度磨损损坏无法被擦除，就需要使用一个好的block进行替换，工业级TF卡便具备此项功能，当卡出现坏块时，主控会自动屏蔽此坏块，并在备用区中启用一个好的块以替代损坏的块】
3.较宽的工作温度区间【消费级TF卡的工作温度通常为0~70℃，工业级应用中的温度条件通常更加恶劣，因此对于工业级TF卡的耐受温度会提出更高的要求。普通工业级TF卡的工作温度区间为-25~85℃，部分宽温卡的工作温度区间为-40~85℃，这保证了即使是在冰冷的南极或者火热的赤道，TF卡都能正常工作】
4.数据自动/手动刷新技术【闪存的数据存储方式类似于电容，如果充满电代表数据0，放完电代表数据1，那么数据写入/擦除就是一个电容充放电的过程。既然是电容，那么就会遇到漏电问题，当充满电的电容放置很长时间电漏光了，那存储的数据0也就变成错误的数据1了。因此闪存中的数据是有保存时间限制的。根据JEDEC标准，闪存在寿命终止时应该满足25℃温度数据至少能保存1年。工业级TF卡由于工作环境比较恶劣，很多都工作于高温环境，而高温会导致电容漏电加快，如果没有足够的措施解决电容漏电的问题，那么存储于卡中的数据可能几个月就出错了。因此工业级TF卡通常具备数据自动/手动刷新技术，手动刷新技术即读取数据时检测到漏电达到快要出错的阈值，就将数据读出重新写入，自动刷新技术即卡在空闲时会自动扫描内部的数据，如果有数据快要达到出错的阈值，就自动将数据读出重新写入】
5.更为强大的ECC检测以及纠错技术【存储于TF卡中的数据受温度、高能粒子、制造缺陷影响，一定时间后必然会出现数据出错的情况，这时就需要一定的检测与纠错技术来对错误的发生进行检测，对于发生的错误进行纠正。相关技术可以参考汉明码的介绍，该介绍中阐述了计算机如何检测以及纠正内存以及闪存中的错误。目前最新的3D Nand一般配套采用LDPC纠错码，该纠错码比普通BCH纠错码纠错能力更强。工业级TF卡存储数据时通常具备更多的校验位，或者采用更先进的纠错码，从而使得容错率增大，减少数据丢失的风险】
6.健康监测技术S.M.A.R.T.【闪存都有使用寿命限制，擦除次数达到耐久上限后闪存的数据保存期限便会降低至1年@25℃以下，而且当坏块数量增多，备用块用尽时TF卡也就寿终正寝了，因此工业应用需要能够实时检测卡的健康情况，以便在寿命快要结束时及时提醒用户更换新的卡，本帖以及上一篇帖子中的介绍重点便是这一项技术如何使用。关于各种类型的闪存（如SLC、MLC、TLC、QLC）的使用寿命以及和温度的关系，可以参考美国国家仪器有限公司的技术文献】
7.使用优质稳定可靠的闪存颗粒【由于工业级TF卡对于故障率、可靠性、耐久性、耐高低温等方面要求较高，因此工业级TF卡一般都是采用成熟制程，经过市场检验稳定可靠的闪存颗粒以及主控方案。同时由于工业级TF卡一般采用优质闪存，所以耐久性也比消费级TF卡高出许多，通常消费级TF卡采用3DTLC闪存时标称寿命只有500PE，而采用3DTLC闪存的工业级TF卡通常具备3K PE的寿命】

讲了这么多，先请出上一期已经出镜的工业级TF卡并做简单介绍。

左上：威刚工业IDU3A-16G，SM2702主控，镁光20nm 2DMLC，标称寿命3K PE；
中上：威刚工业IDU3A-32G，SM2702主控，闪迪15nm 2DMLC，标称寿命3K PE；
右上：广颖电通SDT530-16G，未知型号群联主控，闪迪15nm 2DMLC@pSLC，标称寿命20K PE；
左下：江波龙工业M9H 64G，主控型号未知，Hynix 36L 3DMLC，标称寿命7K PE；
中下：宇瞻工业H2-M 16G，主控型号未知，东芝19/15nm 2DMLC，标称寿命3K PE；
右下：江波龙工业MPS 64G，主控型号未知，未知型号3DMLC，标称寿命3K PE；

接下来请出本季的新选手。
No.1 闪迪工业SDSDQAF-016G-I 官网信息：https://www.westerndigital.com/zh-cn/products/memory-cards/industrial-microsd#SDSDQAF3-008G-I

根据官方数据手册，该卡可以工作于-25~85℃的宽温范围内，采用2DMLC闪存，闪存擦除寿命3K PE，保修写入量32TBW。

No.2 星火工业MITF-256G    官网信息：https://cn.metorage.com/microSD-in02.html

该卡可以工作于-25~85℃的温度范围，采用B27A 3DTLC闪存，闪存擦除寿命3K PE。根据读取出的信息来看，该卡应该是宇瞻工业代工的。

No.3 江波龙工业55A 256G（海康威视logo）

该卡官网无相关信息，根据SMART数据可知，闪存擦除寿命3K PE。

No.4  金士顿SDCIT2-16G（戴尔logo）  官网信息：https://www.kingston.com.cn/cn/support/technical/products/sdcit2

该卡可以工作于-40~85℃的宽温范围，采用东芝15nm 2DMLC@pSLC颗粒，闪存擦除寿命30K PE。
根据读取出来的信息可知，该卡其实用的是宇瞻的技术，宇瞻给金士顿贴牌，金士顿又给戴尔贴牌...

No.5  金士顿SDCIT2-64G（戴尔logo）

该卡可以工作于-40~85℃的宽温范围，采用东芝BICS3 3DTLC@pSLC颗粒，闪存擦除寿命30K PE。

No.6 闪迪SDSDQEC-016G QD513（戴尔logo） 官网信息：SDSDQEC-016G

该卡可以称之为一代神卡，根据官方资料来看，64G的卡可以写入3200TB的数据量，换算下来就是51200PE的寿命，51.2K PE的寿命简直就是秒天秒地秒空气，一天擦除一次可以连续使用140年，自己重孙过世了这张卡都还没写坏。根据PE寿命推断应该是采用了原生SLC颗粒，至于这张卡的工作温度我觉得是可以到-40℃的，之所以标到-25是为了给下一代产品SDSDQED留点面子，不然下一代产品采用3DTLC@pSLC颗粒都只有30K PE，岂不是样样都干不过自家前辈？

以上工业卡数据汇总：

序号	产品型号	主控型号	闪存颗粒	标称寿命	点评
1	威刚工业IDU3A-16G 写25 读95	SM2702AB	镁光20nm 2DMLC	3K PE	4K性能较差，20nm MLC颗粒倒是可以保证3K PE寿命不推荐型号老旧
2	威刚工业IDU3A-32G 写86 读95	SM2702AB	闪迪15nm 2DMLC	3K PE	4K性能较差，15nm MLC颗粒寿命能不能达到3K PE存疑不推荐型号老旧
3	广颖电通SDT530-16G 写86 读97	群联	闪迪15nm 2DMLC@pSLC	20K PE	4K性能良好，pSLC颗粒寿命长推荐但性价比没有SDCIT2和QD513高
4	江波龙工业M9H 64G 写57 读96	SM2702AB	Hynix 36L 3DMLC CTF工艺	7K PE	4K性能较差，闪存颗粒采用CTF工艺的海力士二代3DMLC，寿命还行，只可惜SM2702主控只支持BCH纠错，性能也一般，鲜花插在牛粪上推荐适用于性能要求不高寿命和性价比要求高的场合
5	宇瞻工业H2-M 16G 写48 读93	群联？	东芝19/15nm 2DMLC	3K PE	4K性能较差，产品较老不推荐不推荐型号老旧
6	江波龙工业MPS 64G 写55 读97	得一微？	未知型号3DMLC 怀疑镁光浮栅工艺B17A	3K PE	4K性能优秀，持续写入速度一般推荐但是持续写入性能只有50+M/s
7	闪迪工业SDSDQAF-016G-I 写68 读95	闪迪自研主控	闪迪2DMLC	3K PE	4K性能良好，中规中矩推荐闪迪工业白卡容易买到
8	星火工业MITF-256G 写59 读95	群联？	镁光B27A 3DTLC	3K PE	4K性能良好，容量大，3DTLC的数据保存期可能不够长推荐适用于大容量，数据保存期限要求不高的场合
9	江波龙工业55A 256G 写89 读97	得一微？	未知型号3DMLC 怀疑镁光浮栅工艺B27A	3K PE	4K性能优秀，应该是目前容量最大的3DMLC颗粒的工业卡了推荐适用于大容量，数据保存期限要求高的场合
10	金士顿SDCIT2-16G 写78 读95	群联？	东芝15nm 2DMLC@pSLC	30K PE	4K性能良好，pSLC颗粒寿命长推荐但是容量小
11	金士顿SDCIT2-64G 写86 读97	群联？	东芝BICS3 3DTLC@pSLC	30K PE	4K性能良好，pSLC颗粒寿命长，容量大推荐容量大，1920TBW的写入量挺不错
12	闪迪SDSDQEC-016G QD513 写90 读97	闪迪自研主控	闪迪原生SLC颗粒	51.2K PE	4K性能良好，神一般的51.2K PE寿命强烈推荐用到天荒地老也用不坏，树莓派配这张卡再也不用担心卡会损坏的问题了

以上推荐的工业卡购买渠道：

广颖电通SDT530-16G 闲鱼直接搜（SDT530）零售价目前119，但是我买的时候是89

江波龙工业M9H 64G 闲鱼搜（宇视 SD卡）零售价30

江波龙工业MPS 64G 闲鱼偶尔有售零售价45

闪迪工业SDSDQAF-016G-I 闲鱼搜（闪迪 TF 工业级）零售价25

星火工业MITF-256G 闲鱼搜（星火工业 TF卡）零售价119

江波龙工业55A 256G 闲鱼搜（海康威视 MLC TF）零售价119

金士顿SDCIT2-16G 闲鱼搜（SDCIT2）零售价300 或者闲鱼搜（戴尔 iDSDM / 戴尔 iDRAC / 戴尔 vFlash / 戴尔 TF卡）零售价大概70元左右需要和卖家谈

金士顿SDCIT2-64G 闲鱼搜（戴尔 iDSDM / 戴尔 iDRAC / 戴尔 vFlash / 戴尔 TF卡）偶尔有售零售价200

闪迪SDSDQEC-016G QD513 闲鱼搜（SDSDQEC）零售价89，卖家名称（万事顺利）的那家私聊告诉他是数码之家的还可以再便宜10块钱，剩余数量不多欲购速从

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关于上一期帖子中S.M.A.R.T.原始数据解码的勘误：

1.江波龙MPS系列，主机数据写入量计算方式更正为：

unsigned long long WriteKB=(((unsigned long long)BlackBox.CMD56[31])<<56)|\
                                             (((unsigned long long)BlackBox.CMD56[30])<<48)|\
                                             (((unsigned long long)BlackBox.CMD56[29])<<40)|\
                                             (((unsigned long long)BlackBox.CMD56[28])<<32)|\
                                             (((unsigned long long)BlackBox.CMD56[27])<<24)|\
                                             (((unsigned long long)BlackBox.CMD56[26])<<16)|\
                                             (((unsigned long long)BlackBox.CMD56[25])<<8)|\
                                             ((unsigned long long)BlackBox.CMD56[24]);
WriteKB/=2;
原来除以2的地方有错误，只是除以第24字节而不是除以整个unsigned long long的数据，24L-31H是已写入的扇区数，一个扇区512Bytes，所以需要除以2得到已写入的KB数。
2.江波龙MPS系列，12L-15H的数据名称变更为：未知数据，该数据作用是什么未知，默认都是60，偶尔见过59的。
3.江波龙MPS系列，32L-35H的数据名称变更为：剩余备用块数量
4.江波龙MPS系列，48L-51H的数据名称变更为：闪存剩余可写入的数据量，单位GB
5.江波龙MPS系列，56L-59H的数据名称变更为：闪存实际已写入的数据量，单位GB

备注：第4、5点中的闪存数据写入量肯定是要比24L-31H中计算出的主机数据写入量要大的，因为写入放大很难做到1.0，关于写入放大的原理可以参考：https://baike.baidu.com/item/%E5%86%99%E5%85%A5%E6%94%BE%E5%A4%A7/16720468?fr=aladdin

关于上一期帖子中S.M.A.R.T.原始数据解码的补充：

1.闪迪工业，相比于数据手册，增加26L-24H，数据名称：上电次数

2.闪迪工业，相比于数据手册，增加405-424，20Bytes，数据名称：产品代号，ASCII格式

3.闪迪工业，相比于数据手册，增加426-431，6Bytes，数据名称：产品序列号，HEX格式

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最后再来秀一波部分存货拉个仇恨，我的每个小格子里其实堆叠了2张卡，所以实际卡的数量是目视数量*2

hhdjz13813 · 发表于 2022-11-19 13:39:18

2022-11-19更新：江波龙M9H拆开图，确认SM2702AB主控+海力士36L 3DMLC

江波龙MPS拆开图，未知主控，颗粒型号变更为三星64L 3DMLC

Sandisk QD513 SDSDQEC-016G拆开图，闪迪主控，颗粒具体型号未知，应该是4G SLC x4die

此图作为参考

补充内容 (2022-12-2 18:37):
见下楼，闪迪QD513的闪存颗粒更正为15nm 2DMLC@pSLC颗粒

hhdjz13813 · 发表于 2022-12-2 18:36:43

本帖最后由 hhdjz13813 于 2022-12-2 21:06 编辑

信息勘误：

   经拆解查证，SDSDQEC-016G内部闪存颗粒是闪迪15nm 2DMLC@pSLC。
   如图所示，图左是闪迪QD513中拆出，图右是ADATA IDU3A-32G中拆出，后者确认是闪迪15nm 2DMLC，闪存ID：45DE94937651
   如果坐实是2DMLC@pSLC，那么5.2W PE的寿命不知道闪迪是怎么标出来的，其他家2DMLC@pSLC的寿命一般是2W PE，猜测可能是新的主控用了LDPC纠错，或者是这张卡上用的是企业级颗粒，或者是闪迪有办法直接让这个颗粒工作于原生SLC模式而不是pSLC模式，又或者是闪迪数据手册是乱写的，欢迎探讨。

经过和坛友合议并搜集闪迪历史数据手册分析，认为QD513是闪迪15nm eMLC@pSLC颗粒，闪迪15nm eMLC颗粒官方标称10K PE寿命，工作在pSLC模式下52K PE寿命可信。eMLC对比普通MLC，颜色上似乎有点差异，整体颜色偏白一些，色彩没有这么鲜艳。

hhdjz13813 · 发表于 2022-12-6 12:32:59

闲鱼上最近有SDSDEC-032G上架，闪迪LD513，SLC颗粒，标称寿命14K PE，SD3.0接口，接口速度最大50MB/s，售价17.5左右一张，买了119张来测试其中：5张全新，1张已使用30%，1张已使用40%，其他15%已使用10%以内，40%已使用10-20%，45%已使用20-30%。卡的生产年份15-16年。

外形：

测速：

SMART（不支持产品序列号以及上电次数查询）：

拆开：

分解1：

分解2：

与右侧闪迪15nm 2DMLC 64Gb作对比，宽度一样，高度大概是2倍左右，晶圆厚度明显比后者厚很多，看上去15-16年的晶圆减薄技术还不太行的样子，怀疑使用的颗粒是闪迪15nm 2DMLC 128Gb@pSLC
至于为什么和QD513标称寿命相差这么大，估计应该是主控算法太弱鸡导致，写入放大倍数太高。

enlike · 发表于 2022-10-26 10:15:19

厉害啊，膜拜大神。先收藏为敬

alangxl · 发表于 2022-10-26 10:28:53

居然还有MLC和SLC的

sumandigit · 发表于 2022-10-26 10:30:10

这么多卡, 组SSD来用吧

lzhq0071 · 发表于 2022-10-26 11:02:29

良心楼主，以后买卡可以参考一下

exabslion · 发表于 2022-10-26 11:09:42

没有遇上任何一个跟楼主相同的卡

联创万通 · 发表于 2022-10-26 11:43:58

exabslion 发表于 2022-10-26 11:09
没有遇上任何一个跟楼主相同的卡

我这里有同楼主一样的卡，15836347968

联创万通 · 发表于 2022-10-26 11:50:54

我这里还有部分卡，有收藏爱好友们，可以联系：15836347968，微信同号。

hhdjz13813 · 发表于 2022-10-26 16:58:39

联创万通发表于 2022-10-26 11:50
我这里还有部分卡，有收藏爱好友们，可以联系：15836347968，微信同号。

友情提示，数码之家技术区打广告不是这么打的，直接推销报手机号不知道会不会被版主制裁。

这家就是卖SDSDQEC的，大家有需要可以联系他，已经商量好了坛友给友情价。

技术宅小唐 · 发表于 2022-10-26 17:19:32

本帖最后由技术宅小唐于 2022-10-26 17:21 编辑

均衡磨损算法有几种种，细分下来是
1.非全局动态写入磨耗：也叫高级动态写入算法，已有数据区块不动，新数据动态写入已标记删除的空白区，即不会反复擦写同一个区块，但是缺点是即将满盘时会反复擦写剩下的几个区块、常见于U盘，TF，SD卡，和早期SSD主控（JMF667，SM2244，PS3109）等
2.全局动态写入磨耗Lv1：已有数据的区块会搬动，主控会持续记录最小擦除计数，跟最多擦除计数的区块比较，当两者计数相差比较大时主控会主动把最小擦除计数的数据腾出到其它空闲区块（通常这个阈值在1000。。。因为做产品测试时我试过46EN P版固件反复擦写最后10GB也不会主控搬数据，UART看地址位置不变，但是我又不能说46EN这个主控一定没有全局均衡）、常见于eMMC UFS eMCP uMPC，高阶的SSD主控如46EN，62EN，PS3110等等，绝大部分NVMe主控
3.全局动态写入磨耗LvMax：已有数据的区块会搬动，主控会持续记录每个区块的擦写计数，新写入数据会动态分配到擦除计数最小的区块，当已有数据区块的擦除计数跟最大擦除计数的区块相差过大时主控会主动搬数据腾出到空白区块，这个我做过测试，迈威的服务器系列主控可以Die级控制读写，即12345die写数据时 6789die在搬数据到 10 15 19 21die…非常流弊…这样闪存的每个块的剩余寿命都很均衡，缺点就是矿渣产品的闪存基本没有利用价值（参考矿渣希捷XM1440系列），常见于服务器系列SSD（写入密集型）

ice_digi · 发表于 2022-10-26 22:04:03

看到最后的图真想去打劫楼主~
不过话说回来，还是应该根据需要选购，楼主这是有特殊需要，一般家用的话，二三十块钱一张的正品消费级64GB TF卡，也并非完全不堪使用。当年有一张随相机送的2GB的索尼短棒，配合SONY W200卡片机作为主力相机使用了很多年，直到把快门都按坏了。粗略算了下，存储卡还没写到50PE，那可是早年工艺（估计34nm或者更老）的三星2D MLC颗粒，估计写个3000PE问题不大~