Como é que um cartão micro-SD pode ter 2GB e outro exactamente do mesmo tamanho pode ter 400GB de capacidade?

Todos os cartões Micro-SD têm basicamente o mesmo material dentro. De um lado, há um único chip de memória flash. Do outro, um chip controlador SD. É isso.

Como a densidade de um único chip NAND flash aumentou, a capacidade do cartão MicroSD aumentou. Hoje, um único chip pode fornecer 512GB de memória flash. How?

algum da sua eficiência de armazenamento. Em uma memória flash, cada "célula" flash é um transistor N-Channel MOSFET com um bit extra. Um transistor FET funciona como uma válvula para elétrons... conforme você muda a voltagem em uma "porta", o "canal" muda de resistência. Então, numa célula flash, há uma coisa chamada "porta flutuante", que é uma porta que está isolada por todo o lado. Então os chips flash usam um efeito quântico estranho (túnel Fowler-Nordheim) para empurrar os elétrons através do isolador. Esses elétrons ficam lá. Então a resistência através de um FET flash sem elétrons é alta, com elétrons é baixa, e aí está o seu pedaço de armazenamento.

Mas com o tempo, isso não foi suficiente... e isso não é um dispositivo digital. Então eles colocaram três quantidades diferentes de elétrons no portal, mais zero, e criaram MLC flash, no qual cada célula flash armazena quatro valores, ou dois bits de informação. Imediatamente, o mesmo desenho de flash duplicou de tamanho. Há também chips TLC (8 valores possíveis, 3-bits/célula) e chips QLC (16 valores possíveis, 4-bits/célula).

E você provavelmente sabe que os ICs continuam a ficar menores. Isso foi útil por algum tempo, mas se você pensar nisso, não poderia continuar para sempre. Você só pode encaixar tantos elétrons em um portão flutuante de um transistor de 10nm, e com o passar do tempo, alguns deles túnel de distância. Então fazer uma célula flash muito pequena começou a torná-la menos confiável e menos duradoura.

Então, assim como os humanos fizeram em aldeias que ficaram sem espaço séculos atrás, os projetistas do chip flash começaram a se acumular. Todo o flash de alta densidade hoje em dia é multi-camada, tecnologia de chips 3D... Eu acho que algumas empresas têm 128 camadas. Então o chip que antes tinha 512MB pode agora ser 128x maior na mesma pegada. Na verdade, como o 3D NAND se tornou uma coisa, as empresas de chips voltaram para geometrias de chip mais antigas e maiores, para tornar cada célula maior e, portanto, mais confiável.

E eu acho que já estamos em dispositivos flash NAND de chip único de 1TB. Embora alguns deles possam enfatizar o termo "chip", como você pode comprar um dispositivo com aparência de chip hoje em dia que é na verdade um módulo multi-chip. MicroSD não se importa... desde que seja pequeno o suficiente para caber, eles são bons com ele. E em breve, isso será o que você verá aqui, um chip UFS num microcard. Já existe uma especificação para um leitor de cartões que faz MicroSD e MicroUFS.