I dati sono memorizzati in unamemoria flash, tipicamente di tipoNAND, contenuta al suo interno. La capacità è limitata unicamente dalla densità delle memorie flash impiegate, con il costo permegabyte che aumenta rapidamente per alte capacità. Molti modelli dispongono di un occhiello per permetterne l'aggancio all'anello di un comuneportachiavi.
Nel 1999, appaiono le prime esposizioni pubbliche di chiavi USB ad alta velocità.
Nel gennaio 2000, la prima USB in vendita fu laThumbDrive da 8megabyte di spazio, prodotta dallaTrek Technology diSingapore.[2] Da allora, c'è stato un progressivo incremento costante e significativo, sia come velocità di lettura/scrittura, che come spazio di archiviazione; mentre, il costo unitario per byte stoccato, è a tutt'oggi in continua diminuzione.
Nel 2017, alConsumer Electronics Show diLas Vegas, laKingston Technology, uno dei principali produttori di questo genere di dispositivi, presenta il modello più capiente disponibile sul mercato, laDataTraveler Ultimate Generation Terabyte (GT)[3] con capacità di2 TB, che sfrutta lo standardUSB 3.1 Gen 1, capace di raggiungere una velocità massime teoriche di160 MB/s in scrittura e di240 MB/s in lettura.[4][5]
Una chiave USB priva di involucro esterno. Sono visibili: 1) connettore USB 2) chip di gestione del protocollo USB 3)pin per test industriali 4) memoria flash 5) quarzo dell'oscillatore 6)LED di funzionamento 7) interruttore per il blocco della scrittura 8) spazio per una seconda memoria flash
Grazie alle dimensioni ridotte, all'assenza di meccanismi mobili potenzialmente poco affidabili, alle crescenti dimensioni della memoria e alla suainteroperabilità, la chiavetta si è affermata, superando iCD e iDVD, come unità preferita per il trasporto fisico di dati. Si deve però tenere in considerazione il fatto che il numero di scritture che unamemoria flash può supportare è limitato, sebbene molto alto (oltre 100 000 cicli di scrittura).
Molte marche di chiavette USB hanno in catalogo le versioni dotate di piccola levetta laterale che, quando azionata, impedisce la scrittura sul dispositivo.
Nello scaricamento e caricamento di dati la chiavetta USB è il supporto con il minore ingombro e il più veloce; la porta USB è inoltre in grado di alimentare elettricamente le periferiche a basso consumo come le chiavette, senza necessità di una autonoma fonte d'energia, e ne permette il collegamento/scollegamento senza spegnere il computer (limitandosi a seguire la procedura per la rimozione sicura[6] da sistema operativo).
Inizialmente la velocità di lettura/scrittura della memoria flash contenuta nella chiavette era molto bassa, "frenata" dalla ridottabanda passante dell'interfaccia USB, che nella sua versione originale, la 1.1, è di12 Mbit/s. Recentemente invece quasi tutte le chiavette di nuova costruzione utilizzano le più veloci versioni 2.0 o 3.0, perfettamente retrocompatibili con la versione 1.1, e dotate di una banda passante rispettivamente di480 Mbit/s e di4,8 Gbit/s.
È da precisare però che la velocità non dipende solo dall'interfaccia, ma anche dal tipo di memoria flash utilizzata e dall'eventuale presenza di microchip dedicati all'interno della chiavetta stessa. Esistono a questo proposito in commercio alcune chiavette che contengono un piccolomicroprocessore dedicato a ottimizzare il processo di lettura/scrittura sulla memoria flash. La maggiore complessità di queste soluzioni relegano per il momento questi "bolidi" a un mercato professionale di fascia alta con esigenze specifiche.
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