为什么会有80GB/320GB的存储卡？

　　本文来自微信公众号：相机笔记

　　在过去很长时间里，存储卡的容量都是2的N次方，比如2GB、4GB、8GB、16GB……

　　但在CFast、XQD、CFexpress卡出现以后，市场上就出现了80GB、120GB、240GB、325GB……等“非标准规格”。

　　这背后的原因是什么？正式动笔后，我发现这件事情并不是三言两语能够讲清楚的……

　　ET会尽量剥离掉与大家关系不大的知识点，大家在阅读时也可以忽略括号和*内的部分。

　　另外，这篇文章包括科普和实测两部分，看在ET码了这么多字的份上，拜托大家至少看到第二部分。比心！

　　科普

　　存储卡、固态硬盘都以闪存颗粒（NAND Flash）作为存储介质，而闪存颗粒本身是有擦写次数限制的（即写入寿命）。为了平衡闪存颗粒不同区块（block）的磨损程度，延长使用寿命，就需要借助一些预留空间 —— 这就是第1层OP空间（Inherent OP）。

　　几乎所有存储卡、固态硬盘都会因为因为第1层OP空间而产生容量差额，128GB存储卡可用容量约为118GB、512GB存储卡可用容量约为474GB……这个差额并不是固定值，但总体上会在7%左右。

　　大概是因为机械硬盘也会因为1000进制和1024进制而产生约7%的差额，所以厂商们并不会因为第1层OP空间而变更产品的标注容量 —— 所以，第1层OP空间的存在无法解释为什么会有标称容量为80GB、120GB、240GB的产品。

　　* 1TB机械硬盘在操作系统内显示的可用容量约为931GB。

　　预留空间不仅关系到寿命，它的大小还会影响存储性能（特别是随机读写和低可用容量时的性能）。所以，一些厂商就会在剩余容量里再划走一部分 —— 这就是第2层OP空间（Factory-set）。因为又少了一部分容量，厂商们必须要调整标称容量了：所以从128GB中衍生出了120GB、256GB中衍生出240GB、512GB中衍生出500GB和480GB。

　　* 在固态硬盘上还有第3层OP空间，这里不再展开。

　　小结一下：因为第2层OP空间的原因，所以出现了120GB、240GB、480GB这样“非标准”容量的产品。而无论是64GB、128GB、256GB这样的标准容量，还是120GB、240GB、480GB这样的非标准容量，都会因为第1层OP容量而产生标称容量和实际可用容量的差别。

　　讲完了么？不好意思，还没有……接下来我们要讲另一个因素。

　　闪存技术的最主要发展方向是密度更高、单价更低，与之相比，速度和寿命其实是排在次要位置的。从SLC、MLC再到现在的TLC、QLC，容量大了、价格低了，但也带来了“掉速”问题 —— 持续写入较多数据时，写入速度会出现断崖式下降。明明存储卡标称速度超过了1000MB/s，结果无法持续录制2600Mbps（325MB/s）的视频，这就是掉速造成的。

　　为了解决这个问题，一些存储卡厂商使用了名为“全盘pSLC”的工作模式（p=pseudo，有伪/假的意思，也翻译成“模拟SLC”），直白来说就是把当前主流的TLC闪存颗粒当作SLC颗粒使用。这确实能让写入速度成倍提高，而且几乎不存在“掉速”问题，但代价就是可用容量只有原本的1/3。

　　产品1：使用256GB TLC闪存颗粒，产品标称容量为80GB，实际可用容量只有约74.4GB。

　　产品2：使用512GB TLC闪存颗粒，产品标称容量为160GB，实际可用容量为148GB。

　　产品3：使用1TB TLC闪存颗粒，产品标称容量为320G，实际可用容量为298GB。

　　产品4：使用2TB TLC闪存颗粒，产品标称容量为660GB。实际可用容量为614GB。

　　必须强调的是：市场上也有采用“部分pSLC”模式的产品。比如某产品的标称容量为80GB，系统显示规格为86GB，实测持续写入超过16GB后出现掉速。推测它将48GB 空间设置为pSLC模式，获得70GB低速+16GB高速的空间组合（实际可用容量接近80GB）。

　　这意味着连续写入超过16GB数据后，清空缓存的速度会大幅下降容易出现卡壳情况，高码率视频拍摄也可能发生中断。

　　* 在固态硬盘产品上，其实还有更灵活的OP空间和pSLC模式。

　　看晕了？那只记结论吧：并不是标称容量为80GB、160GB的产品都不会掉速。尤其是一些价格比较便宜的产品，还要看看实际测试。

　　实测

　　无论是第2层OP空间还是全盘pSLC，都是以牺牲容量为代价换取更高性能。这样做不仅会增加成本，并直接反应在售价上，同时还有一个更致命的问题：无法实现更大存储容量（存储卡能容纳的闪存颗粒是有限的）。

　　以全盘pSLC模式的660GB CFexpress B型卡为例，它的实际容量（614GB）仅为闪存颗粒容量（2TB）的约30%，损失率高达70%！使用8K 60p高品质RAW格式拍摄时，一张卡只能保存约15分钟的视频。无法实现长时间连续不中断的拍摄，也意味着在拍摄项目时需要频繁换卡、导出。

　　所以，有没有不牺牲容量的实现方法呢？答案是有的：至誉Nitro系列“真速”CFexpress B型卡。这是第一款通过VPG400速度认证CFexpress B型卡，官方宣称可以提供1700MB/s的持续写入速度。

　　它的最大容量可以达到1TB —— 是的，这张卡并没有使用全盘pSLC模式也没有设置第2层OP空间。以我手中的512GB产品为例，实际可用容量为476GB，非常的标准！

　　测试这张存储卡的时候，ET发现自己的电脑成了最大瓶颈：USB 3.2 Gen 2x2接口虽然具有20Gbps的理论速度，但通过附加扩展卡获得的方式通常会带来性能损失；而我正在使用的SSD也无法实现每秒1.6GB以上的持续写入速度……

　　总之，下面展示的数据只是ET在自己电脑上测试得到成绩，并不能完全反应至誉Nitro CFexpress B型卡的性能。升级电脑的想法已经提上日程了，大家多点赞、分享、转发，ET就会有更大动力尽快付之行动。

　　在ET现有硬件配置下取得的顺序读写成绩。

　　在ET现有硬件配置下取得的200GB持续读写成绩，可以看到写入曲线接近直线。

　　从至誉Nitro CFexpress B型卡上将数据复制到电脑硬盘上，这时候电脑固态硬盘的持续写入速度成了很大瓶颈。如果换成雷电4接口读卡器和更快的固态硬盘，理论上只要约5分钟就能完成512GB存储卡的整卡复制。

　　说完理论测试结果，我们再来看看至誉Nitro CFexpress B型卡在相机上的表现。在尼康Z 9上，使用Nitro CFexpress B型卡可以在20fps+无损压缩下连续拍摄约79张照片不卡壳（和官方数据一样）、20fps+高效率☆下拍摄超过700张照片（超过官方数据，此成绩受画面内容影响），20fps+高效率下实现无限连拍。

　　根据无损压缩RAW连拍时相机指示灯（约5.16秒）和拍摄后文件大小（约4.26GB），可以计算出机内的平均写入速度达到了约845MB/s！

　　而在视频录制上，我们也选择了V2.0固件增加的8K 60p N-RAW高品质格式，此时的码率为5780Mbps，即每秒产生722.5MB的数据量。512GB的存储卡，也只能保存约11分钟的视频（相机会生成一个代理文件，占用约4GB空间）。录制时，环境温度约为27℃，11分钟的高码率连续写入下，相机并没有出现存储卡过热提示。

　　值得一提的是，至誉Nitro CFexpress B型卡还内置了超薄石墨烯散热片，可以更高效地将存储卡内部温度传导到出去。

　　完成N-RAW视频录制后，测的存储卡表面温度约为50℃。（测量温度时在外壳上贴了3M胶布，发射率0.97，距离0.15m，受设备限制，结果仅供参考）

　　我们测试时使用的至誉原厂读卡器也具备主动散热风扇，虽然全速工作时确实有点吵，但它确实能保障文件传输时的稳定性（对比不使用主动散热的产品）。关于噪音问题，还好一次最多忍耐10分钟。至誉也表示未来会不断优化，直到彻底改善这个问题。

　　小结

　　尼康Z 9毫无疑问是消费类相机中对于存储卡要求最高的产品，而至誉Nitro CFexpress B型卡则能完全胜任Z 9的要求。特别对于需要高强度连续拍摄的视频创作者，至誉Nitro CFexpress B型卡可以说是目前市面上最好的选择。

　　CFexpress存储卡本质上确实是固态硬盘，但它尺寸小、散热环境差，工况其实是比大多数电脑固态硬盘更严苛的，接近工业固态硬盘的使用场景。同时，由于相机的使用特点和续航能力，也决定了CFexpress存储卡无法像固态硬盘那样利用空闲时间进行数据整理和优化……

　　至誉Nitro存储卡向我们证明即使在这样苛刻的条件下，依然能有不损失容量也能达成高速写入、全盘不掉速的方法。我当然也很好奇他们具体是怎样做的，得到的答复是“DRAM + 强力主控”。考虑到至誉本身就有面向企业级和工业级的产品，相信他们在解决这类问题上是更有经验的。

　　最后，至誉Nitro系列存储卡还具有IP67防水防尘和原厂数据恢复支持服务 —— 我希望大家永远用不到这两个特性，但在小概率事件出现时，这确实能让我们的重要数据多一些保障。