CompactFlash

**CompactFlash**（**CF 卡**）最初是一種用於可攜式電子裝置的資料儲存裝置，於 1994 年首次由新帝公司生產並制定相關規範。它的物理格式被多種裝置所採用。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裝置。

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，也可以通過讀卡機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記憶卡），大多數其他格式的記憶卡可以通過轉接器在 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 型快閃記憶體儲存密度低於較新的 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，逐漸被其他新格式的記憶卡淘汰（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組態。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。現時高階 SD 卡的容量和效能已經不輸 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）。

快閃記憶體型儲存裝置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（新帝 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 型標準的微型硬碟機（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。

做為一種機械式儲存裝置，這些微型硬碟在執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裝置上它們也許不能很好的執行。同時，作為機械裝置，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 和視訊效能保證，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 可以類比 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）介面，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、錄音裝置使用 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裝置包括 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）以及因為較低效能的 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 標準的其他裝置

CompactFlash 規範還被應用於多種輸入／輸出以及連接埠裝置。由於它的電氣效能與 PCMCIA 卡一致，因此大多數 PCMCIA 卡都有類似的 CF 版本。如：

* 乙太網路
* 數據機
* 無線區域網路
* 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 顯示轉接器
* 多種其它快閃記憶體卡的讀卡機
* GBA 電影播放器

## 相關文章

* 微硬碟
* XQD 卡
* PCMCIA
* 多媒體卡
* xD 卡
* SD 卡
* 記憶棒
* SmartMedia 卡

## 外部連結

* CompactFlash 協會（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
* Rob Galbraith DPI: CF Performance Database
* SATA to CF 轉接卡（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）