¿Qué son las tarjetas SD Express y en qué se diferencian de las convencionales?

Las tarjetas SD son el estándar universal de tarjetas de memoria, a día de hoy, e independientemente del tipo de dispositivo o de la marca. No obstante, el SD Express destaca por encima del resto por tener especificaciones superiores por ser casi un SSD. En este artículo os comentaremos las diferentes características técnicas de estas tarjetas de memoria.

Las tarjetas de memoria SD Express se crearon por la demanda en altos anchos de banda de las cámaras de vídeo y fotografía. Junto a este requisito, también se buscaba un formato compacto y fácilmente portátil. Antes en la aparición de este estándar, las cámaras utilizas en cine de forma profesional solían usar unidades de almacenamiento en estado sólido de gran tamaño para almacenar el contenido. No obstante, debido a la universalidad de las tarjetas en formato SD y MicroSD han sido adoptadas por todo tipo de dispositivos. Quizás sean los propios teléfonos inteligentes los que garantizaron la popularidad de este formato.

¿Qué son las tarjetas de memoria SD Express?

Bajo el nombre de SD Express se conocen una serie de tarjetas de memoria con factor forma SD (Secure Digital) retrocompatibles con su interfaz, pero con un mayor ancho de banda. Su mayor velocidad de transferencia se debe al uso de la interfaz PCI Express. Lo que le da una serie de ventajas respecto a las tarjetas SD convencionales.

Todo ello significa una menor latencia a la hora de acceder a los datos. Mientras que las tarjetas SD estándar tienen una latencia de acceso considerable, en algunos sistemas es incluso más alta que un disco duro. Todo ello pese a basarse en memorias NAND Flash. En el caso de las memorias SD Express tienen una latencia de acceso igual al de un SSD al usar las mismas líneas PCI Express.

Es decir, solo un nivel por debajo de la memoria RAM en la jerarquía de memoria. Por lo que desde cierto punto de vista podrían considerarse una versión en forma de tarjeta de memoria de un SSD. Pero claro, ideada para dispositivos de batería como teléfonos móviles, consolas de videojuegos portátiles, y cámaras de vídeo o foto. 

Funcionan como un SSD de tipo DRAM-Less

Debido al espacio reducido dentro de la tarjeta, las unidades SD Express no incluyen memoria RAM propia en el interior para el cálculo de las direcciones por parte de su controlador flash. Es por ello que usan un Host Memory Buffer o HMB. Este implica usar una parte de la RAM principal para ello. Dicho de otra forma, si bien tiene menor latencia que un disco duro, es mucho más alta que la de un SSD convencional.

No obstante, el fabricante de cada dispositivo puede añadir una memoria, ya sea en formato SRAM o DRAM, en la interfaz SD Express que pueda ser usada por el controlador flash y mejorar así su rendimiento. Las tarjetas SD Express no incluyen ningún tipo de memoria RAM para su controlador flash por sí mismas, por lo que dicho handicap ha de ser resuelto de una manera u otra por el fabricante del dispositivo.

Por suerte, el uso de la interfaz PCI Express le permite a la tarjeta SD Express poder usar la RAM del sistema para sus cálculos. Esta es una habilidad que la antigua versión de las tarjetas de memoria no tenían.

Compatibilidad hacia (retrocompatibilidad) atrás con tarjetas SD y MicroSD estándar

En realidad se debe ver el SD Express como una versión mejorada de las tarjetas SD con retrocompatibilidad. No en vano, el estándar aparece a partir de la versión 7.0, por lo que todo ello significa que no estamos ante un nuevo estándar, sino más bien una evolución.

Claro está que si bien los lectores de tarjetas SD Express son compatibles hacia atrás, no lo son con las tarjetas de memoria SD UHS-II y UHS-III. El motivo de ello es que el SD Express usa para la comunicación entre la tarjeta de memoria y el lector pines que se encuentran en la misma posición que en el UHS-II y UHS-III.

¿Qué significa esto? Pues que a la hora de leer y escribir en una tarjeta de memoria UHS-II o UHS-III la reconocerá como UHS-I. Esto implica que verá su ancho de banda limitado. Por ejemplo, si tomamos una SD UHS-III y la colocamos en un lector SD Express, entonces nos encontraremos con que la velocidad de transferencia no serán 624 MB/s, sino 104 MB/s.

Otra de las características de las tarjetas SD estándar que no se encuentra en las que son SD Express es la seguridad CPRM. Si existe contenido codificado en dicho formato en el contenido de la tarjeta de memoria, entonces el controlador no podrá descifrarlo.

Un aumento considerable en su ancho de banda

La mayor ventaja de las tarjetas SD Express es su ancho de banda. En su versión base pueden alcanzar los 985 MB/s. Si tenemos en cuenta que los lectores SD Express no soportan ni UHS-II y tampoco UHS-II, entonces queda claro el motivo por el cual es necesario usar las memorias adecuadas. No solo eso, sino que tenemos 4 variantes distintas de este tipo de tarjetas.

• 985 MB/s de ancho de banda para las SD Express con 1 pin de datos y que usan PCIe de tercera generación.
• En cambio, para las tarjetas SD Express compatibles con PCIe 4.0 (SD Express 8.0) el ancho de banda pasa a ser 1.969 MB/s.
• A todo esto hemos de añadir el hecho de que es posible usar no uno, sino dos pines de datos. De esta forma pueden llegar hasta casi los 4.000 MB/s de ancho de banda.

No obstante, hemo de tener en cuenta que el uso de una tarjeta SD Express de dos pines para datos requieren lectores que sean compatibles con dicha opción. También recordad que si nuestra memoria es compatible con PCI Express 4.0 y nuestro lector lo es con la generación anterior, la velocidad de transferencia será la más baja en común.

El estándar además contempla una futura actualización a PCI Express 5.0. Esto implica que veremos tarjetas SD Express alcanzando velocidades de 8.000 MB/s. Aunque, por el momento no se han anunciado, pero es la evolución lógica de la industria.

Novedades bajo el estándar SD 9.0

La primera novedad se trata de la capacidad de las tarjetas SD 9.0. También se podrán utilizar como memorias de arranque al tener una parte optimizada para ello. Es decir, que ahora podremos tener dispositivos que podrán iniciarse desde una tarjeta SD Express de forma directa. Además, esto permite automatizar dispositivos como cámaras de seguridad, drones, altavoces inteligentes y cualquier dispositivo compatible.

La otra novedad es el soporte RPMB. Esto se traduce en un protocolo de decodificación o cifrado de datos que permite proteger la información de manera más eficiente. La unidad encargada de ello se encuentra en la misma tarjeta de memoria, pero requiere que el sistema huésped tenga la capacidad de cifrar y descifrar la información codificada en dicho formato. La capacidad de cifrar los datos convierte a las tarjetas SD Express bajo el estándar SD 9.0, en lo que se llama dispositivos de memoria confiable. Todo ello es gracias a la capacidad de auto cifrar la información sin la ayuda de un dispositivo externo

Nuevos tipos de tarjeta de memoria SD Express

La versión 9.0 del estándar SD trae consigo el retorno de las clases de velocidad. Esto significa que nos vamos a encontrar con diferentes tarjetas de memoria con distinta velocidad de lectura y escritura. La razón de hacer esto es que la interfaz PCI Express tiene un consumo mucho mayor que la media, lo cual es perjudicial en muchos dispositivos que dependen de una batería. La clave está en reducir la velocidad con tal de bajar el consumo energético y aumentar la duración de la batería.

Esto complica las cosas y será necesario comprobar que tanto tarjeta de memoria como interfaz soportan. Básicamente, no vas a comprar una memoria que luego va a funcionar a la velocidad de una de menor categoría más barata. Por lo que si necesitamos ciertos anchos de banda en concreto deberemos observar bien la etiqueta de la tarjeta SD Express. Al menos son fáciles de catalogar. El numero indica el ancho de banda máximo, en megabytes por segundo, que puede alcanzar. Así que en ese aspecto, hay pocas complicaciones.

SD Express versus CF Express

Las tarjetas SD no son las únicas que han adoptado el protocolo PCI Express para ponerse al día. Por otro lado tenemos unas memorias Compact Flash que han sufrido la misma evolución. Por lo que compiten por el uso en cámaras de vídeo profesionales y demás dispositivos que requieren tarjetas de memoria de alta capacidad y de alto ancho de banda.

No obstante, las igualdades terminan ahí. Las tarjetas Compact Flash Express son incompatibles con las SD convencionales. Además de no utilizar las mismas interfaces. Lo único que tienen en común es el protocolo que utilizan para comunicarse con el sistema y que son tarjetas de memoria. Sin embargo, su mayor ventaja respecto a las tarjetas SD Express no es otro que el hecho que emplear dos pines PCI Express en vez de uno.

Todo ello se traduce en que dichas tarjetas de memoria tienen más ancho de banda mínimo y tienen siempre asegurado que funcionen a su velocidad máxima. El SD Express, en cambio, tiene el problema de que depende de la interfaz de comunicación, por lo que su velocidad no es fija.