CompactFlash

CompactFlash（CF卡）最初是一種用於可攜式電子設備的數據存儲設備，於1994年首次由SanDisk公司生產並制定相關規範。它的物理格式被多種設備所採用。從外形上CF卡可以分為兩種：CF I型卡（3.3mm）以及稍厚一些的CF II型卡（5mm）。CF II型卡槽主要用於微型硬碟等一些其他的設備。

CF是與出現更早且尺寸更大的PCMCIA I型記憶體卡競爭的第一批快閃記憶體標準之一，它最初是建立在英特爾的或非型快閃記憶體的基礎上，之後改為使用與非型快閃記憶體。CF是最老也是最成功的標準之一，尤其在早期的專業數位相機市場。

CF卡可以通過轉換器直接用於PCMCIA卡插槽，也可以通過讀卡器連接到多種常用的埠，如USB、Firewire等。另外，由於它具有較大的尺寸（相對於較晚出現的小型存儲卡），大多數其他格式的存儲卡可以通過適配器在CF卡插槽上使用，其中包括SD卡／MMC卡、Memory Stick Duo、XD卡以及SmartMedia卡等。

## 概述

由於使用的NOR型快閃記憶體存儲密度低於較新的NAND閘快閃記憶體，CF卡的體積是90年代初期出現的三種記憶卡中最大的（另兩種是Miniature Card—MiniCard和SmartMedia卡）。

在之後，CF卡也改用NAND型快閃記憶體。另外，IBM的微型硬碟使用CF Type II型介面，但並不是固態硬碟。日立和希捷也有製造微型硬碟。

CompactFlash的電氣特性與PCMCIA-ATA介面一致，但外形尺寸較小。

連接器寬度43mm，深度36mm，厚度分3.3mm（CF Type I型卡）和5mm（CF Type II型卡）兩種。

Type I型卡可以用於Type II型卡插槽，但Type II型卡由於厚度的關係無法插入Type I型卡的插槽中。CF快閃記憶體卡多數是Type I型卡。

CF卡比早期的PC卡（PCMCIA）I型更窄小，然而厚度則和PC卡I及II型相同。CF卡是早期記憶卡規格之中最成功的，受歡迎程度比Miniature Card、SmartMedia卡及PC卡I型更勝一籌。在應用在體積較小的器材時，SmartMedia卡曾經是CF卡的主要競爭對手，從市場滲透率而言甚至一度超越CF卡。不過，SmartMedia受制於其最大128MB的容量，逐漸被其他新制式的記憶卡淘汰（大約於2002－2005年時）。

九十年代末至廿一世紀初出現的各種記憶卡規格（如SD／MMC／Secure Digital High Capacity（SDHC），Memory Stick，xD圖像卡等等）有著激烈競爭。新款記憶卡的體積比CF卡小數倍，某程度上與當時CF比PC Card的相差還要大。新式小型記憶卡已主導掌上電腦，手提電話以及消費級數位相機，特別是超迷你型號。

雖然如此，CF卡仍然是一些頂級專業數位相機的標準配置。在2007年出產的半專業級數位相機（專業消費級之數位相機、單鏡反光相機）中，有相當比例還是支援CF卡。過往，CF的特點主要是以最少的價錢換取最大的儲存容量，但如今相同容量的小型記憶卡已比CF卡便宜得多。現時高端SD卡的容量和性能已經不輸CF卡，但平均來說CF卡仍往往有著比其他小型記憶卡更高的容量（自CF 1.0標準開始已支援137GB之理論上限，至2007年第三季，最大容量為64GB）、更快的存取速度（Sandisk Extreme IV :40MB/s，CF 4.0標準支援最高133MB/s），更開放的規格及使用條款，較佳的相容性（自CF 1.0標準起極少出現重大的改動，CF Type II能使用MicroDrive，以及透過轉接器使用多種較小的記憶卡）。

快閃記憶體型存儲設備具有非揮發性和固態等特質，所以它比磁碟驅動器更穩固，耗電量僅相當於磁碟驅動器的5%，卻具有較快的傳輸速率（SanDisk Extreme IV型CF卡的寫入速度和讀取速度可達40MB/s）。工作電壓為3.3伏特或5伏特，可以在不同的系統間轉換。快閃記憶體型CF卡可以適應極端的溫度變化，工業標準的快閃記憶體卡甚至可以在-45至85攝氏度的範圍內工作。

2018年，CF卡的容量規格從最小的8MB到最大可達256GB。（這裡的1MB=1,000,000byte，1GB=1000MB）

## 微型硬碟

微型硬碟是一種符合CF Type II型標準的微型硬碟驅動器（約1英寸寬）。在1999年IBM首次發布擁有340MB容量的微型硬碟，後於2002年將其部門連同Microdrive商標一起賣給日立。許多其他廠商（如：希捷、索尼等）也有出售微型硬碟，截止至2005年中期，微型硬碟的容量達到6GB並且還在高速成長。

做為一種機械式存儲設備，這些微型硬碟在運行的時候需要消耗比快閃記憶體更多的能源，所以在某些供能不足的設備上它們也許不能很好的運行。同時，作為機械設備，它們對物理震動和溫度的變化要比快閃記憶體更加敏感，儘管在實際使用中並無大礙。

## 規範

### CompactFlash

在CompactFlash規範第一次標準化的時候，即使是全尺寸的硬碟容量也很少超過4GB，因此ATA規範自身存在的限制被認為是可接受的。但是，在硬碟由於不斷增長的容量需求而對ATA規範作出大量改變的今天，快閃記憶體卡很快就超過4GB的限制，在原始版本1.0後所製造的CF卡已經可以達到512GB。6.0版本運行在PATA模式，未來版本預期會使用SATA模式。

- CompactFlash 版本 1.0 (1995),最高 8.3 MB/s (PIO mode 2), 容量最大可達 128 GB。
- CompactFlash+ （或稱CompactFlash I/O）(1997)。
- CF+ 和 CompactFlash 版本 2.0 (2003) 最高 16.6 MB/s (PIO mode 4)，2003年底，增加DMA 33傳輸（最高 33MB/s），從2004年中期開始提供。容量最大可達 137GB（根據CompactFlash協會（CFA）的資料）。
- CF+ 和 CompactFlash 版本 3.0 (2004) 最高 66 MB/s(UDMA 66)，PC卡模式下 25 MB/s，添加密碼保護以及許多功能。CFA建議記憶卡大於2GB時，使用FAT32檔案系統。
- CF+ 和 CompactFlash 版本 4.0 (2006) 支援 IDE Ultra DMA Mode 6，最高 133 MB/s (UDMA 133)，容量最大可達137GB。
- CF+ 和 CompactFlash 版本 4.1 (2007) 支援Power Enhanced CF記憶卡。
- CompactFlash 版本 5.0 (2010) 增加許多功能，包括48位元定址（容量最大可達 128 PiB），最高32 MB的大型區塊傳輸，QoS和視訊性能保證，以及其他增強功能。
- CompactFlash 版本 6.0 (2010年11月) 支援 Ultra DMA Mode 7 (最高 167 MB/s), ATA-8/ACS-2 sanitize指令、TRIM指令，和可選的卡溫度工作溫度範圍告知功能。

### CFast

CompactFlash的變體，基於 Serial ATA 匯流排，全稱CompactFast，簡稱CFast。

CFast卡在物理和電氣規格上都不相容於CompactFlash卡，不過SATA可以模擬PATA的指令協定，現有的CompactFlash軟體驅動程式可以繼續使用。如果撰寫使用AHCI的新驅動程式，大多都會有可觀的效能增長。

CFast卡使用7 PIN的SATA母座與17 PIN的電源母座，可透過轉接器轉接成一般的SATA介面。

- CFast 1.0 / 1.1支援比CompactFlash更快的傳輸速度，使用SATA 2.0（300 MB/s）界面，首款於2009年底上市。
- CFast 2.0 於2012年第二季發布，更新為SATA 3.0（600 MB/s）。截至2014年，唯一採用CFast 2.0卡的產品是Arri Amira數位攝影機，可以在 2048×1080 解析度下達到 200 fps；也有用於Arri Alexa / XT相機的CFast 2.0轉接器。

2014年4月7日，Blackmagic Design宣布URSA電影攝影機將使用CFast卡。

2015年4月8日，佳能公司宣布推出XC10攝影機，也使用CFast卡。Blackmagic Design還宣布其URSA Mini攝影機將使用CFast 2.0。

截至2016年10月，越來越多的相機、攝影機、錄音設備使用CFast媒體提供的更快的數據速率。像是Arri Amira、Arri Alexa Mini、哈蘇H6D-100C、佳能C700、C300 Mark II、EOS 1D X II、XC10、Blackmagic Ursa、Ursa Mini 4.6K、Ursa Mini 4K。用於視訊的其他錄製設備包括Atomos Ninja Star、Atomos Shogun Studio 4K。

截至2017年，在更廣泛使用CF的嵌入式電子行業中，從CF換到CFast的過渡仍相對緩慢，可能是由於硬體成本考慮和一些慣性（熟悉CF）以及因為較低性能的CF卡已經能滿足需求，因此沒有理由改變。

### CFexpress

2016年9月7日發佈，採用PCIe介面和高效的NVM Express。

2017年4月18日，CompactFlash協會發布CFexpress 1.0規範。使用XQD外形尺寸（38.5 mm×29.8 mm×3.8 mm）和PCIe 3.0 x2，傳輸速度最高可達 2 GB / s。NVMe 1.2協定用於低延遲、低開銷和高並行存取。

2019年2月28日，CompactFlash協會發布CFexpress 2.0規範。提升為NVM Express 1.3，一樣使用PCIe 3.0。

有3種類型，A型：PCIe x1；B型：PCIe x2；C型：PCIe x4。

## 符合CF標準的其他設備

CompactFlash規範還被應用於多種輸入／輸出以及接口設備。由於它的電氣性能與PCMCIA卡一致，因此大多數PCMCIA卡都有類似的CF版本。如：

- 乙太網
- 數據機
- 無線區域網
- 數位相機
- GPS（全球衛星定位系統）
- 條碼掃描器
- 磁條讀寫器
- Super VGA顯示適配器
- 多種其它快閃記憶體卡的讀卡器
- GBA電影播放器

## 外部連結

- CompactFlash協會
- Rob Galbraith DPI: CF Performance Database
- SATA to CF轉接卡