CFExpress, ersättaren för CFast och XQD

Lite i tysthet har vi nyligen fått en helt ny minneskortsstandard. Sannolikt dröjer det några år innan den på allvar påverkar oss fotografer så mycket, men vi har tagit en titt på vad den kan innebära i framtiden. 

I september 2016 kom en nyhet som nog försvann i floden av produktsläpp runt Photokina. CF Association berättade att de skulle introducera en ny minneskortsstandard. Ett halvår senare, den 18:e april 2017 kom den första konkreta specifikationen för version 1.0 av de nya korten. Minst en tillverkare, Delkin, har redan börjat ta fram den nya typen av minneskort och räknar med att de första korten skall finnas tillgängliga före årets slut. Kort sagt, vi har, lite i tysthet, fått en ny minneskortsstandard: CFExpress.

Varför en ny kortstandard?

Bakgrunden till CFExpress är att man vill ersätta både CFast och XQD, de två konkurrerande kortstandarder som i sin tur uppstått som ersättare av de gamla Compact Flash, eller CF-korten. CF-kort har ju länge varit den dominerande typen av professionella minneskort. Inte bara i kameror, utan i allt från avancerade kontorstelefoner till inbäddade datorsystem. Både CFast och XQD är standarder som också tagits fram av CF Association. CFast dök upp 2009, medan XQD dök upp tre år senare, 2012.

Det här att ersätta två konkurrerande standarder med en ny tredje kan låta dumt. Många som skrivit om det här har refererat till den bland många IT-människor uppskattade seriestrippen xkcd:

Historien har många exempel på hur man försökt minska antalet konkurrerande standarder genom att skapa nya, och därmed bara ytterligare förvärrat läget.

Men mycket tyder på att CFExpress nog verkligen kan komma att konkurrera ut såväl CF som CFast och XQD och på sikt bli ensam kvar. Det finns faktiskt gott hopp om att CFExpress kan täcka professionella minnekortsbehov i många år framåt.

Men först lite bakgrund. Varför ersatte vi över huvud taget Compact Flash?

Compact Flash räcker inte längre

Prestanda hos Compact Flash räcker helt enkelt inte till för behov vi ser redan idag. För att bli lite tekniska: Compact Flash bygger på det mycket gamla kommunikationsprotokollet PATA, Parallell ATA, ofta också kallat IDE. Den senaste standarden för CF-kort, UDMA 7 innebär en teoretisk maximal överföringshastighet på 167 MB/sek och mer än så är nog svårt att uppnå.

Nu låter 167 MB/sekund som en hel del, men dels är det läshastighet, inte skrivhastighet, och dels är det är topphastigheten ("burst rate") som man uppnår. Tittar vi på skrivhastighet och i synnerhet så kallad garanterad skrivhastighet, alltså vilken hastighet man garanterat kan upprätthålla, då hamnar de snabbaste CF-korten runt betydligt mer beskedliga 20 MB/sek. För att sätta det i ett sammanhang så räcker det ganska precis för att skriva 4k-video i 30 fps med ok bitrate. Vill du ha 4k-video med högre bitrates eller 60 fps räcker det däremot inte.

Compact Flash-nostalgi. 2008 testade vi minneskort i tidningen Proffsfoto. På den tiden var 4 GB rymliga kort och Sandisk Extreme Ducati Edition var med sina 45 MB/sekund (burst alltså, inte garanterad ihållande hastighet) det snabbaste som gick att köpa. Men på den tiden var Compact Flash fortfarande prestandakungar och ännu var det en bra bit kvar till dess teoretiska maxkapacitet.

Nu försvinner inte Compact Flash-kort över en natt, de har funnits länge; De första dök upp mitten/slutet av 1990-talet. De har dessutom använts i mycket fler saker än kameror. Det finns enormt många små och enkla, så kallade inbäddade datorsystem som sitter i allt från industrimaskiner till mätutrustning. Sådana datorer har ofta PATA-/IDE-gränssnittet, så det har varit enkelt att lagra data på Compact Flash-kort.

Men som alla som mekat med datorer säkert har noterat så är PATA-/IDE-gränssnittet sedan länge på väg ut. I vanliga persondatorer hade det i praktiken redan för runt tio år sedan ersatts av SATA, Serial ATA som klarar mycket högre överföringshastigheter än PATA/IDE. Runt 2008 räknade man med att 99 procent av persondatorerna som såldes använde SATA. 

CFast, Compact Flash med SATA

Genombrottet för SATA i datorvärlden har också lett till CFast, minneskort som har exakt samma form och storlek som CF-kort, men med en SATA-kontakt istället för PATA/IDE. De första CFast-korten dök upp redan 2009 och följde en standard som kallas CFast 1.0 och kan uppnå topphastigheter på 300 MB/sek, runt det dubbla mot gamla CF-kort. 

CF och ersättaren CFast. Compact Flash- och CFast-kort är lika stora, men har helt olika kontakter. På CF-kortet ser du alla hålen för kontakstiften i den gamla parallellkontakten, medan CFast har en mycket enklare och robustare kontakt - som dessutom kan överföra data mycket snabbare.

2012 kom så CFast 2.0, som bygger på den senaste versionen av SATA-protokollet, sådana kort klarar topphastigheter på runt 600 MB/sek för läsning och 450 MB/sek för skrivning. Men ännu mer imponerande är att det finns CFast 2.0-kort som klarar garanterade skrivhastigheter på 120 MB/sek, alltså sex gånger mer data per sekund än de snabbaste CF-korten. Det här räcker 4k-video även med mycket hög framerate och bitrate.

XQD, ytterligare en variant

Nu kan man tycka att allt borde varit frid och fröjd, vi hade fått CFast som är mycket snabbare än gamla CF-kort och då borde vara den självklara ersättaren. Men 2010 dök det trots detta upp en helt ny kortstandard, XQD, framtagen av Sandisk, Sony och Nikon. XQD använder ett helt annat kommunikationsprotokoll, PCI Express, eller PCIe i dagligt tal, till skillnad från SATA som CFast-korten använder.

XQD Än så länge är det nästan bara Nikon som tydligt satsat på XQD, och nu när Lexar läggs ned är det bara Sony kvar som tillverkar dem.

Den första konkreta specifikationen, XQD 1.0 dök upp sent 2011 och hade en topphastighet på 250 MB/sek. Redan lite drygt ett halvår senare dök nästa version, XQD 2.0, upp som klarar hela 1000 MB/sek.

Dagsläget: Två konkurrerande standarder

Sedan 2012 har vi sett olika kameramärken och korttillverkare satsa på CFast respektive XQD. Eftersom de bygger på helt olika kommunikationsprotokoll så är de inte på något sätt kompatibla med varandra. Till råga på allt har XQD en annan formfaktor än CFast, de är bara lite knappt hälften så stora som CFast-kort (och gamla CF-kort), mer som ett extra tjockt SD-kort (Secure Digital).

XQD jämfört med Compact Flash. XQD-kort är lite knappt hälften så stora som ett Compact Flash-kort, men de är ungefär lika tjocka. Man kan säga att de ut som och känns som ett lite biffigare Secure Digital-kort (SD).

Sandisk, den dominerande korttillverkaren i kameravärlden, har tillsammans med märken som Delkin, Lexar och Transcend satsat på CFast. Däremot har Sandisk hittills inte gjort några XQD-kort, trots att de var med och tog fram XQD-standarden. Det är bara Lexar och Sony som satsat på att tillverka XQD-kort, och som de flesta noterat så läggs Lexar snart ned, vilket gör Sony till ensam tillverkare av XQD-kort. 

Canon, videokamertillverkaren Black Magic, den klassiska filmkameratillverkaren Arri och Hasselblad har alla satsat på CFast-kort. Dessutom används CFast-kort precis som föregångaren Compact Flash i många inbyggda datorsystem. Nikon är den enda  kameratillverkare som tydligt satsat på XQD, medan Sony trots att de tillverkar XQD-kort hittills bara gjort några få modeller av proffsvideokameror kompatibla med XQD.

Så fram till nyligen har nog många sett det som mest troligt att det i slutändan blir CFast som tar över som den dominerande ersättaren till gamla Compact Flash.

CFasts begränsningar

Bland tekniknördar har XQD däremot ofta framhållits som ett smartare val än CFast, lite på tvärs mot hur utvecklingen verkar gå. Argumenten handlar om den underliggande tekniken, kommunikationsprotokollen. Att XQD bygger på PCIe istället för SATA ses av många som en stor fördel.

Här är det intressant att åter igen titta på datormarknaden. Som vi nämnde tidigare så konkurrerade SATA ut det gamla PATA-/IDE-gränssnittet i persondatorer för över tio år sedan. Men senaste åren har tekniken i flash-baserade hårddiskar (SSD-diskar) blivit så snabb att SATA inte räcker till och man har börja använda ett nytt protokoll, NVM Express (NVMe). Hur ansluts NVMe-diskar? Jo via PCIe. 

Samsung 960 Evo och Samsung 960 Pro är SSD-diskar av NVMe-typ

Många fotografer är Mac-ägare och där används allt oftare Thunderbolt för att koppla in externa enheter. Gissa en gång vilket underliggande protokoll Thunderbolt använder för dataöverföring? PCIe igen. 

Thunderbolt-kontakter

CFast 2.0-kort bygger på SATA 3.0 och det är med sina 600 MB/sek med råge snabbt nog för det vi fotomänniskor gör idag. Men i datorvärlden är kraven mycket högre och där räcker helt enkelt inte SATA till längre. Vilket dels innebär att SATA knappast kommer att utvecklas och dels att SATA redan har börjat försvinna ur datorer precis som föregångaren PATA/IDE redan gjort.

Idag är situationen att CFast har ett övertag över XQD mycket just för att det används i små inbyggda datorsystem. Men när nu mycket tyder på att SATA håller på att konkurreras ut av olika PCIe-baserade kontakter framstår plötsligt de PCIe-baserade XQD-korten som ett mer framtidssäkert val.

Fördelarna med PCIe

PCIe är precis som SATA också uppe i version 3.0. Redan förra versionen, PCIe 2.0, hade en topphastighet på 500 MB/sek, alltså ungefär som SATA 3.0. PCIe 3.0 klarar 985 MB/sek. Arbete pågår redan med PCIe 4.0 som utlovar ytterligare en dubbling av hastigheten. Och jodå, det finns planer på PCIe 5.0 med ytterligare en dubbling av hastigheten. Redan här har PCIe en stor framtidspotential över SATA.  

Men PCIe har en fördel till: parallellitet via något man brukar kalla "lanes" eller "banor" på svenska. Ett konkret exempel hur det används är XQD 2.0-kort som är baserade på PCIe 2.0 med en topphastighet på 500 MB/sek. Men i beskrivningen av XQD 2.0-kort tidigare i artikeln påstod vi att de klarade 1000 MB/sek. Hur går det till? Jo, XQD 2.0-kort kör två stycken PCIe 2.0-banor, vilket ger en sammanlagd prestanda på 2 x 500 MB/sek = 1000 MB/sek. 

PCIe-kontakter på ett moderkort. Den översta kontakten har fyra banor, den näst översta och understa har 16 banor och den minsta har bara en bana.

Alla som har mekat lite med datorer vet att det sedan många år tillbaka sitter PCIe-kontakter med 1, 4 och 16 banor på nästan alla moderkort. De med 16 banor används oftast för grafikkort. Kombinationen av den höga grundhastigheten i PCIe och att den sedan dessutom kan multipliceras genom att kombinera prestanda hos flera banor gör att man kan uppnå enorma prestanda. Även om 16 banor är det mesta du ser i en vanlig persondator så har PCIe stöd för 32 banor.

För de tekniskt lagda kan man även lägga till att PCIe inte bara kan skyffla stora mängder data med hög hastighet, det har dessutom låg latens, alltså att det är extremt små fördröjningar i kommunikationen. I alla sammanhang där du inte enbart skickar data i en riktning, utan har någon form av dubbelriktad kommunikation är låg latens en enorm fördel.

PCIe är mer framtidssäkert

Kort sagt, PCIe ger en helt annat framtidspotential än SATA. Och det är nu vi så att säga sluter cirkeln i den här långa artikeln och återvänder dit där vi började, den nya kortstandarden CFExpress som är baserad just på PCIe. Den skall dessutom fungera ihop med NVMe. Det innebär att CFExpress-kort enkelt kan användas för att bygga ut till exempel bärbara datorer med snabb lagring via en enkel kortplats.

Ser vi till den första versionen, CFExpress 1.0, så baseras den på PCIe 3.0 och har en kontakt med två banor, vilket ger en maxhastighet på 2 x 985 = 1970 MB/sek. 

Det som kanske kan låta lite förvånande är att CFExpress 1.0-kort kommer att se exakt ut som XQD-kort, samma yttermått, samma kontakter. Ytligt sett är enda skillnaden att CFExpress 1.0 använder PCIe 3.0 istället för PCIe 2.0 som XQD 2.0 använder. Men om det nu rent fysiskt är samma kort och använder samma underliggande protokoll som XQD, varför heter då de nya korten CFExpress 1.0 och inte XQD 3.0?

Det verkar inte riktigt finnas något officiellt svar på det, men ett hyfsat logiskt svar är att CFExpress-standaren helt enkelt siktar lite längre in i framtiden. XQD är begränsat till två banor, medan den allmänna CFExpress-specifikationen (den som presenterades hösten 2016) talar om både 4 och 8 banor i framtida kort. CFExpress stödjer NVMe som är vanligt i datorer, vilket XQD-standarden inte gör. För att vända lite på svaret, man kanske snarare kan se XQD som framgångsrika betaversioner av CFExpress.

Att första versionen av CFExpress fick samma formfaktor och kontakter med två banor som XQD är ju ett praktiskt första steg. Det är väl inte otänkbart att det kan dyka upp en CFExpress 2.0 om några år som kanske ser likadan ut, men med PCIe 4.0. Eller så byter man då fysiskt format och kör 4 banor. Men för oss fotomänniskor lär redan CFExpress 1.0-kort räcka väldigt långt.  

När får vi CFExpress-kort?

Ett företag, Delkin, har gått ut med att de arbetar på CFExpress 1.0-kort. Vi ställde därför några frågor till Martin Wood, VD på Delkin.

Martin Wood, VD på Delkin

När ser vi de första CFExpress-korten?

- Delkin arbetar på att ha kort tillgängliga under fjärde kvartalet 2017.

CFExpress 1.0-kort är väldigt lika XQD-kort, innebär det att de är kompatibla?

- Det är upp till de som tillverkar enheter, som Canon och Nikon, om de vill göra kortplatser bakåtkompatibla. Men det verkar logiskt, det finns inga tekniska skäl varför det inte skulle fungera. Det skulle inte vara svårare än att en enhet med kortplats för Compact Flash-kort kan läsa av vilken UDMA-nivå som ett kort har och därmed vara kompatibelt med allt från UDMA4-kort till UDMA7-kort.

Kommer CFExpress-kort kunna användas i andra enheter än kameror?

- CFExpress har potential att kunna användas i många olika typer av produkter. Snabbheten och enkelheten i PCIe-gränssnittet gör det enkelt att anpassa till olika marknader. Allt från tunga Enterprise-produkter till persondatorer eller rent av små IoT-enheter.

Har Delkin märkt något kommersiellt intresse för CFExpress-kort?

- Jadå, vi har blivit kontaktade av flera företag som är nyfikna på kunna använda CFExpress-kort i sina produkter. 

Vilka typer av produkter är det?

- Det kan jag tyvärr inte säga så mycket om, men det är definitivt inte bara kameratillverkare som är intresserade.

Kan CFExpress-kort användas för mer än lagring?

- Ja, specifikationerna för CFExpress tillåter framtida expansion. Det är upp till de som tillverkar enheter att kontakta CF Association och föreslå utökade funktioner. Då kan man tillsätta en grupp med ingenjörer som tar fram ett konkret förslag som medlemsföretagen i CF Association sedan kan ta ställning till och möjligen lägga till i framtida versioner av CFExpress-specifikationen.

CFExpress-kort. Delkin är en av de första med att ta fram CFExpress-kort, än finns inget produktionsfärdigt, men de räknar med att ha samples framme under sista kvartalet 2017. CFExpress 1.0-kort ser alltså exakt ut som XQD-kort, har samma fysiska kontakter och använder samma kommunikationsprotokoll, även om CFExpress 1.0 använder en nyare version, PCIe 3.0 där XQD använder PCIe 2.0.

Sammanfattning

Det känns faktiskt som om CFExpress kan bli ett format som verkligen slår igenom. I persondatorer är SATA redan på väg bort medan PCIe används allt mer. Sannolikt kommer samma utveckling i inbäddade system och liknande.

I våra kameror har vi dagsläget inga större behov av de prestanda som CFExpress ger utöver CFast eller XQD. Eller för de flesta kameror, ens CF. Men det är ju heller ingen nackdel med prestanda om man ändå anpassar sig till den rådande tekniktrenden i datorvärlden i stort att använda PCIe för lagring.

Det är nog ingen slump att både Canons och Nikons representanter i Compact Flash Association uttalar ett starkt stöd för CFExpress i den första pressreleasen i höstas. Med lite tur är det ett tydligt besked, "det är det här vi kommer att satsa på". Och det vore ju skönt att slippa uppsplittringen mellan CFast och XQD.

SD då? Jo, det kommer definitivt också finnas kvar och utvecklas vidare, dels för att de små mikrokorten som vi t.ex. har i mobiler fortsatt kommer vara populära, dels för att "vanliga" SD-kort kommer att utvecklas, man presenterade UHS-III i februari i år som är ännu snabbare än UHS-II, men med samma fysiska kontakter.

Det vi sannolikt får på sikt är just en värld där SD-kort och CFExpress används sida vid sida där vi vill ha någon slags utbytbara lagringsutrymmen (ett fint sätt att säga minneskort). SD används där vi vill hålla igen på utrymmet och där prestandakraven inte är så höga. CFExpress används istället där vi vill ha maximala prestanda.

Av Martin Agfors

Publicerad 2017-07-30.

Läs mer

Nyheter

Associated Press vinnarbild från Gaza får kritik

Nyheter

MC Coble och Louise Wolthers vann Svenska Fotobokspriset 2024

Nyheter

Sök till Dokfotosalong 2024: ”Tidsresor”