USBメモリやSDカードの「FAT32」と「exFAT」の違い——4GBの壁と互換性
64GBや128GBといった大容量のUSBメモリやSDカードを使っているにもかかわらず、高画質な動画やディスクイメージなどの大きなファイルを保存しようとすると「ファイルが大きすぎて対象のファイルシステムに入りません」とエラーが出ることがあります。
この原因は空き容量の不足ではなく、フォーマット形式（ファイルシステム）の制限にあります。
今回は、USBメモリやSDカードでよく使われる「FAT32」と「exFAT」の仕組みの違いと、大容量ファイルを扱う際の注意点について整理しました。
1. FAT32の構造と「4GBの壁」
FAT32（File Allocation Table 32）は、1996年のWindows 95（OSR2）時代に登場した非常に歴史の長いファイルシステムです。
- 4GBの壁（ファイルサイズ制限）：FAT32の仕様上、ファイルサイズを管理するデータ領域が32ビットで設計されています。そのため、1つのファイルとして扱える最大サイズが「$2^{32} - 1$ バイト（約4GBマイナス1バイト）」に制限されています。空き容量が何十GB残っていても、4GB以上の単一ファイルは書き込めません。
- 圧倒的な機器互換性：登場から長い年月が経っているため、WindowsやMacはもちろん、カーナビ、テレビ、古いゲーム機、オーディオ機器など、ほぼすべての機器で標準サポートされています。
2. exFATの登場と大容量化への対応
FAT32の「4GBの壁」を解消するためにマイクロソフトが開発したのが「exFAT（Extended File Allocation Table）」です。
- ファイルサイズ制限の解消：exFATでは1ファイルの最大サイズが16EB（エクサバイト＝約160億GB）まで拡張されており、実用上は無制限に近いサイズを扱えます。長時間の4K動画ファイルや高容量アーカイブもそのまま保存可能です。
- フラッシュメモリ向けの最適化：USBメモリやSDXCカードなどのフラッシュメモリ向けに軽量化されており、NTFSのような複雑なジャーナリング（更新履歴の管理機能）を持たないため、オーバーヘッドが少なく書き込み負荷を抑えられます。
- OS間の相互運用性：WindowsとmacOSの双方が標準で読み書き（リード／ライト）に対応しているため、異なるOS間でのデータ受け渡し用ストレージとして非常に扱いやすい規格です。
3. ファイルシステムの比較一覧
参考として、Windowsの内蔵ドライブで標準的に使われる「NTFS」も交えて比較します。
| 項目 | FAT32 | exFAT | NTFS |
|---|---|---|---|
| 1ファイルの最大容量 | 4GB（正確には4GB-1バイト） | 16EB（事実上無制限） | 16TB |
| 最大ボリューム容量 | 2TB（Windows標準フォーマットは32GB制限あり） | 128PB | 16TB |
| Windows | 読み書き可能 | 読み書き可能 | 読み書き可能 |
| macOS | 読み書き可能 | 読み書き可能 | 読み込みのみ（標準では書き込み不可） |
| 家電・カーナビ | 非常に高い互換性 | 一部の最新機器のみ対応 | 非対応の機器が多い |
| 主な用途 | 32GB以下のUSBメモリ、古い機器での利用 | 64GB以上のUSBメモリ、SDXCカード、Win/Mac間共有 | Windows内蔵SSD/HDD、外付けHDD |
4. どちらでフォーマットすべきか
手持ちのUSBメモリやSDカードをフォーマットする際の目安は以下の通りです。
- WindowsとMacで4GB以上の大容量ファイルをやり取りする：exFAT
- GoProや一眼カメラのSDXCカード（64GB以上）：exFAT
- カーナビの音楽再生、レトロゲーム機、古いテレビの録音・録画：FAT32
- 容量が32GB以下のUSBメモリで汎用的に使いたい：FAT32
現代のPCやスマートフォン、一般的なカメラを中心に使うのであれば「exFAT」を選んでおけば間違いありません。車載機器や専用家電など「FAT32のみ対応」と指定されている機器で使う場合のみ、FAT32を選択するのが確実です。