組み込み分野でもフラッシュ・メモリ・カードが使われる

プロローグ

最新フラッシュ･メモリ･カードのいろいろ
横山 智弘／熊谷 あき

シュ・メモリ・カードの代表格ともいえるメモリース

1 小型メモリ・カードが続々登場

ティックや MMC（マルチメディア・カード）が，それぞれ新しい仕様規格を発表し続けています．また，こ● 標準からミニへ，さらにマイクロへ

れらのフラッシュ・メモリ・カードを使用するアプリ

2003 年 3 月，SD カード（SD メモリーカード）をさらケーションの種類も飛躍的に増えています．に小さくした miniSD カードが発表されました．それ

この背景には，三つの技術の進歩が深くかかわってをきっかけに，フラッシュ・メモリ・カードを取り巻います．一つ目は，メモリ・カードを構成する基幹部

く状況は，さらに目まぐるしいものとなりました（図品である，コントローラとフラッシュ・メモリの進歩

1）．

です．二つ目は，その基幹部品を実装するパッケージ
技術で，最後は，アプリケーションが必要とする不揮SD メモリーカードはもちろんのこと，フラッスマートメディア

メモリースティック

メモリースティックPRO

xDピクチャーカード
メモリースティックPRO Duo

大きさSDメモリーカードMMCカード

メモリースティックDuo

miniSD
カード
RS-MMCカード
メモリースティック
マイクロTransFlash

microSD
カード
MMC micro

1996

1997

1998

1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

［年］

図 1 続々と登場するスマートメディア，SD メモリーカード，メモリースティック，MMC カードの大きさの変遷

6

プロローグ

物理的にはSD
メモリーカー
ド・ソケットにMMCカードも入る

MMCカード・ソケット

MMCカードソケット

RS-MMC
カード＋アダプタ

MMC micro＋
アダプタ

最新フラッシュ・メモリ・カードのいろいろ

SDメモリーカード・
ソケット

SDメモリーカード

miniSD
microSD
カード
カード＋（Trans Flash）
アダプタ
＋
アダプタ

メモリースティック・ソケット

メモリースティック

メモリースティック
Duo＋
アダプタ

メモリースティック
マイクロ＋
アダプタ

図 2 SD メモリーカード，メモリースティック，MMC のカードとアダプタの関係

発性メモリの用途が拡大したことが挙げられます．と表格である，NAND 型フラッシュ・メモリは大容量

2 今後のフラッシュ・メモリ・カード化し続けています．2006 年 1 月現在，NAND 型フ

ここからは，フラッシュ・メモリ・カードの今後のくに，データ・ストレージ用途の不揮発性メモリの代

ラッシュ・メモリのシングル・ダイの最大容量は，動向について述べます．

8G ビット（1G バイト）にまで達しています．

● 差別化――進むブランド分け

これからもフラッシュ・メモリ・カードは，新しいフラッシュ・メモリ・カードのアプリケーション数アプリケーションの創出に寄与し続けていくと思いまの増加に伴い，使用用途や性能によって，同じフォー

す．本書では，スマートメディア，SD メモリーカー

ム・ファクタ内でのブランド分けが行われるようにド，MMC カード，メモリースティックに焦点を当て，なってきています．これにより，従来のストレージ・これらの規格仕様や最新動向について述べます．

メディアという位置付けが徐々に変化してきていま● 小型カードとアダプタの組み合わせす．エンド・ユーザやアプリケーションを設計するエ

小型のカードは，アダプタと組み合わせることで，ンジニアが，使用用途や性能によって，同じフォー標準タイプのソケットに差し込むことができるように

ム・ファクタの中から最適なフラッシュ・メモリ・なります．たとえば miniSD カードは，miniSD カードカードの選択ができるようになってきているのです．

用アダプタに差し込むことで，SD メモリーカードの● システム・メモリへの変貌形状に変換することができます．変換後は SD メモ

アプリケーションの高機能化から，アプリケーショリーカード用スロットに差し込んで使うことができるンに必要な不揮発性メモリの必要容量はどんどん増加

わけです．以上の関係を図 2 にまとめます．

してきています．フラッシュ・メモリ・カードの小型MMC カードは SD メモリーカードと外形や端子の化と大容量化に伴って，システム中の不揮発性メモリ位置などはまったく同じですが，カードの厚さが薄くを，フラッシュ・メモリ・カードへ置き換えるというなっています．このことから，SD カード用のソケッ傾向があるようです．

トに MMC カードを差し込むことも可能です．ただしこの傾向から，フラッシュ・メモリ・カードが簡単カードの初期化時点で，SD カード以外の場合は動作に使用できるような環境が整ったと言えるでしょう．

しないようにプログラムされた機器では，物理的にすでに，CompactFlash に関しては，さまざまな組みカードを差し込めても，実際にはアクセスできません．

込み機器で，OS を格納するストレージ・メディアとして使用されています．

7

● 次世代のメモリ・カード量化してきているので，1G 〜 4G バイト程度の容量で―― CD や DVD と置き換わる？

はフラッシュ・メモリの採用も検討の余地があります．

SanDisk 社では，フラッシュ・メモリ・カードを単● 内蔵かリムーバブル形式かなるストレージ・メディアとしての用途だけではな

ほかの機器とデータのやり取りを行わないのであれ

く，ストアされるコンテンツに着眼したコンセプトのば，システム基板上に NAND 型フラッシュ・メモリ製品も出荷しています．各種インフラの整備が進み，を直接実装してしまう方法もあります．
その場合でも，今後はさまざまなコンテンツの流通が始まっていくこ

Ethernet や USB インターフェースを併用することで，とでしょう．もっと簡単に，そして手軽に，かつ高度ほかの機器からオンボードのフラッシュ・メモリの領なセキュリティ技術によって各種コンテンツの著作権域を読み書きすることが可能です．

を保護し，コンテンツの流通を担うメディアとしてのまた，コストや用途に合わせてメモリの容量を変えたいといった場合は，取り外し可能なリムーバブル形今後が期待されます．
1995 年に CompactFlash がリリースされてから 10年，あまたのフォーム・ファクタのフラッシュ・メモ態を採用するのがよいでしょう．
● ストレージ接続インターフェースのいろいろリ・カードが，さまざまなところで使用されています．

組み込み機器で採用可能なストレージ・インター

今後も，フラッシュ・メモリ・カードは日々革新を続

フェース/メディア（写真 1）には，どのようなものがけ，新たなアプリケーションに使用され続けていくであるでしょうか．

しょう．

蜷 IDE（ATA/ATAPI）インターフェースで接続＜横山 智弘＞

3 組み込み分野でのフラッシュ・メモリ・カード採用の必要性● 組み込み機器にストレージが欲しいとき

ストレージ・インターフェースの代表格といえばIDE でしょう．標準のものは 2.54mm ピッチ 40 ピンのコネクタ，より小型の 2.5 インチ HDD などでは 2mmピッチ 44 ピンのコネクタで接続します．

ちょっとしたログを記録してパソコンで読み出した接続に必要なリソースとしては，データ・バスはり，パソコンで作成したデータを組み込み機器に読み16 ビット，アドレス空間なら 16 バイトもあれば接続込ませたいという要求があった場合，皆さんはどのよできます．それに割り込みも 1 本あったほうがよいでうなインターフェースを採用するでしょうか．

しょう．電気的特性も TTL 互換なので，組み込みマ

最近では小さな組み込み機器でもネットワークにつイコンに IDE インターフェースを搭載するのも容易ながるようになってきていますが，ネットワークに接です．

続せず，スタンドアロンで使用する機器もまだまだ存蜷 PC カード/ CompactFlash カードを接続在します．

PC カードや CompactFlash カード（以下 CF カード）また，ネットワークにつながるからといって，ストにも，ATA カードと呼ばれるストレージ・カードがレージが不要というわけでもありません．ネットワー

数多く市販されています．PC カードには大きく分けクは接続が切れてしまう場合も考えられるので，ローて，16 ビット PC カードと 32 ビット CardBus カード

カルに最低限のストレージを確保しておくほうが安全の 2 種類の仕様があります．CardBus カードの中身はでしょう．

PCI バスと同等なので，組み込みシステムの内部バス● 組み込み機器に最適なストレージに PCI バスが採用されている場合は，CardBus も検討

数十 G バイト・オーダの容量が必要な用途では，実の余地があります．

質的に HDD（ハードディスク・ドライブ）が必要です．

一般的なローカル・バスしかもっていない組み込み

しかし HDD はモータを駆動するために消費電力や発マイコンの場合は，16 ビット PC カードが最適でしょ

熱が大きく，ヘッドが動かなくなるなどの機械的なトう．なお 16 ビット PC カードから，アドレス・バスのラブルも発生します．

本数を少なくしたものが CF カードであると考えるこ

低消費電力で機構部分のないストレージが必要であともできます．また，16 ビット PC カードのアドレスれば，容量の小さいこと多少がまんしても，半導体メ空間は最大 64M バイトありますが，実質的にはアドモリを使ったものが最適でしょう．容量が少ないとレスの下位ビットしか使っていないカードがほとんどいっても，最近の NAND 型フラッシュ・メモリは大容なので，アドレス空間の狭いマイコンでも問題なく接8

プロローグ

最新フラッシュ・メモリ・カードのいろいろ

写真 1
フラッシュ・メモリを内蔵した各種ストレージ・メディア
上段左から：USB メモリ，Compact
Flash，スマートメデ
ィア，メモリースティ
ック
下段左から：xD ピクチャーカード，
SD カード（上から見た大きさは MMC カードも 同 じ ）， メ モ リ ー ス
ティック Duo，miniSD，RS-MMC，microSD（TransFlash）

続できます．にややこしい（?）プロトコル・スタックも必要としな

さらに PC カードや CF カードはストレージだけでい，とにかく 簡単にマイコンにつなぎたい というなく，汎用拡張バスという側面ももっています．その要求には，本書で解説するフラッシュ・メモリ・カー

ためネットワーク・カードや各種拡張カードも存在しドが最適でしょう．

ます．したがって，ストレージ以外の拡張性も期待す

蘆スマートメディア/ xD ピクチャーカード

る場合には，これらのインターフェースがよいでしょう．
ただし拡張バスであるため，16 ビット PC カードは68 ピン，CF カードでも 50 ピンと，コネクタのピン数も多くなり，基板上に実装するソケット・コネクタのこれらは NAND 型フラッシュ・メモリをカード化したものと考えることができます．後述するメモリ・カードより信号ピンが多く，論理-物理アドレス変換処理を機器側に実装する必要があります．
スマートメディアへのアクセス事例については，本面積も大きくなります．

書の第 1 部を参照してください．

蜷 USB インターフェースで接続

蘆 SD メモリーカード/MMC カード

USB は，今やありとあらゆる拡張機器が接続可能

ホストとカードの間にシリアル通信を採用したメモな万能インターフェースとなっています．ストレージ

リ・カードです．NAND フラッシュ・メモリを読みも例外ではなく，さまざまなスティック状の USB メ

書きするときに発生する論理 - 物理アドレス変換をモリ・アダプタが市販されています．また USB ハブ

カード側で処理してくれるため，HDD と同様にセクでポートを拡張することもできるので，ストレージとタ単位で任意に読み書きでき，非常に扱いやすいカーネットワークとキーボードを同時に接続するといったドです．

ことも可能です．
しかし，USB 周辺機器を組み込み機器から制御する

MMC カードについての詳細は第 4 章〜第 6 章を，SD メモリーカードについては第 7 章を参照してくだのはそう簡単ではありません．先に説明した IDE やさい．

PC カードなら，マイコンのローカル・バスにバス・蘆メモリースティックバッファをつないだ程度で簡単に接続できます．しかSD メモリーカード/MMC カードと同様にシリアル

し USB では USB ホスト・コントローラが必要になり，通信を採用したメモリ・カードです．以前のメモリー

さらにさまざまな USB 機器や USB ハブにも対応させスティックは，論理- 物理アドレス変換処理を機器側ようとすると，クラス・ドライバなどと呼ばれるプロに実装する必要がありましたが，メモリースティックトコル・スタック・ソフトウェアも必要になります．

PRO 以降はカード側で処理するようになったため，

蜷フラッシュ・メモリ・カードを接続

SD メモリーカード/MMC カードと同様にセクタ単位接続に必要な信号線の本数も少なく，USB のようでリード/ライトが可能になりました．

9メモリースティックについての詳細は，第 3 部を参照してください．
● 汎用組み込みボードを設計するなら…
もし筆者が汎用組み込みボードを設計するなら，どのようなインターフェースを採用するかを考えてみます．
今後の組み込み機器はネットワーク対応が求められるため，10Base-T でもかまわないので Ethrenet はオトを採用しようと考えています．
組み込み機器にストレージが欲しいときの選択肢をまとめると，次のようになるでしょうか．
蘆ネットワーク専用として Ethrenet ポート
蘆ストレージ専用として SD メモリーカード/MMC
カード・ソケット
蘆汎用拡張バスとして CF カード・ソケット
蘆将来の拡張性を期待して USB ホスト＜熊谷 あき＞ンボードで載せたいところです．
筆者は USB にはあまり詳しくないのですが，PCカード関連は得意なこともあり，汎用拡張バスとしてPC カード系を採用したいところです．16 ビット PC
カードはピン数も多くコネクタ実装面積も取るので，ここは CF カード・ソケットの 1 スロットになるでしょう．しかし一つのスロットには 1 枚のカードしか差し込めないので，ストレージ・カードとネットワーク・カードのどちらを使うか悩む場面も出てくることでしょう．

参考文献（1） PC カード/メモリカードの徹底研究，TECH I Vol.14，CQ出版社．
（2）ATA（IDE）/ATAPI の徹底研究，TECH I Vol.10，CQ 出版社．
（3）改 訂 新 版 USB ハ ー ド &ソ フ ト 開 発 の す べ て ， TECH I
Vol.30，CQ 出版社．
（4）特集 USB ホスト機能の組み込み機器への実装，Interface，
2005 年 12 月号，CQ 出版社．
（5）PC 周辺機器オリジナル設計ガイド 1，Interface，2005 年 10月号別冊付録，CQ 出版社．

そうなると，やはりストレージ専用のインターフェースも欲しいところです．以前ならここで，IDEを採用していたのですが，今後は最小 4 本の信号線で接続できる SD メモリーカード/MMC カード・ソケッ

10

よこやま・ともひろ サンディスク（株）
くまがい・あき