顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

2018年6月10日

  随着麒麟970、骁龙845和三星Exynos 9810等新一代旗舰处理器的出现,2018年高端智能手机有望迎来准5G的网络体验(下行速率可达1.2Gbps,但还需运营商基站支持)。等到了2020年,5G网络还将带来更极致的10Gbps到20Gbps的联网速度,秒下高清视频不是梦想。然而,网络性能的飞跃也将给手机硬件带来极大的压力,而闪存芯片,就是最大的受力点。

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼? 图


  手机网络的不断提速

  如今哪怕是千元智能手机的下行速率都达到了Cat.7,也就是300Mbps的标准,而中高端手机则已享受Cat.12(600Mbps)或Cat.16/18(1.0Gbps/1.2Gbps)的速度。要知道,很多地区的家庭宽带也不过20Mbps到100Mbps之间,在不考虑运营商基站限速的情况下,智能手机的下载速度已经远远超过了有线网络。

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

未来5G的下行峰值速度可达20Gbps

  以即将兴起的Cat.18为例,其1.2Gbps的下行速率理论的下载速度为150MB/s。而到了2019年5G网络商业化试运营时,10Gbps起步下行速率对应的下载速度就将达到1.25GB/s。如果将这个速度放在PC端,那就唯有支持NVMe协议的PCIe SSD才不会成为速度上的拖累(主要看SSD的写入性能),而无论是HDD机械硬盘还是SATA3.0接口的SSD都将成为“拖油瓶”。

  在PC都感觉“亚历山大”的当下,智能手机又该如何应对更高速网络的挑战呢?

  读写性能的重要性

  不成为下载瓶颈只是对闪存提出的基础要求,而闪存性能在实际操作中的影响还表现在更多方面。比如安装超过GB大小的APP、录制生成4K视频、拍照连拍、相册中大量图片的预览图刷新,在这些使用环境下,只有更高速的闪存才能告别卡慢和延迟,缩短APP的安装和启动时间。

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼? 图


  从eMMC到UFS闪存的进化

  好消息是,如今智能手机的储存性能已经足够应对Cat.18网络的挑战了,哪怕是低端手机采用的eMMC 5.1,也可提供100MB/s以上的连续写入速度,而UFS闪存的高端手机哪怕是4K写入速度也都能超过150MB/s。但是,面对未来5G网络的来袭,现有的闪存技术就都将抓瞎了。

  我们不妨再来回顾一下智能手机常用的闪存技术标准:

  eMMC:Embedded Multi Media Card,它是在NAND闪存芯片的基础上,额外集成了主控制器,并将二者“打包”封装封成一颗BGA芯片,从而减少了对PCB主板的空间占用,也是移动设备中普及度最高的储存单元。eMMC的性能会随着总线接口的升级而提升,而现在最新的标准就是eMMC 5.1。

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼? 图

  还有很多手机会选择将处理器和闪存芯片堆叠封装

  UFS:Univeral Flash Storage,我们可以将它视为eMMC的进阶版,是由多个闪存芯片、主控、缓存组成的阵列式储存模块。UFS弥补了eMMC仅支持半双工运行(读写必须分开执行)的缺陷,可以实现全双工运行,所以性能得以翻番。

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼? 图

  现在UFS闪存又被细分为UFS 2.0和UFS 2.1,它们在读写速度上的强制标准都为HS-G2(High speed GEAR2),可选HS-G3标准。而两套标准又都能运行在1Lane(单通道)或2Lane(双通道)模式上,一款手机能取得多少读写速度,就取决于UFS闪存标准和通道数,以及处理器对UFS闪存的总线接口支持情况。

  比如,采用UFS 2.1闪存的手机大都可以获得800MB/s的连续读取性能。但是,魅族PRO 7官方表示配备了UFS 2.1闪存,但实际测验的连续读取速度却只有500MB/s左右。这并非魅族虚标,而是PRO 7搭载的联发科Helio X30处理器仅支持单通道UFS总线接口,所以无法100%发挥出UFS 2.1闪存的性能。

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼? 图

  需要注意的是,虽然UFS 2.1相较eMMC 5.1在连续读取速度上实现了2.5倍左右的提升,但连续写入速度却没有太大变化(200MB/s左右)。但是,如果我们仔细留意4K写入速度一项,就会发现UFS 2.1的实测速度能领先eMMC 5.1十倍有余,这对于下载提速可有着更加实际的意义。

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼? 图


  苹果主打的NVMe闪存

  苹果从iPhone 6s开始也引入了超高速闪存,但它却不是我们熟悉的UFS,而是一种名为“NVMe”的闪存芯片。实际上,NVMe和UFS的本质都是NAND,只是协议层面有所差别而已,NVMe协议比UFS协议更高效,所以在绝大多数测验项目中,采用NVMe协议的iPhone总能在读写速度上领先于同期安卓手机的UFS。

  UFS 3.0为5G保驾护航

  问题来了,面对5G网络起步1.25GB/s级别的下载速度,哪怕是UFS 2.1也有些力不从心。怎么办?

  好消息是,固态技术协会(JEDEC)在前不久正式发布了UFS 3.0标准(JESD220D、JESD223D),和UFS储存卡V1.1标准(JESD220-2A)。其中,UFS 3.0就刚好可以成为与5G网络搭档的储存技术。

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼? 图

  简单来说,UFS 3.0引入了HS-G4规范,单通道带宽提升到11.6Gbps,是HS-G3(UFS 2.1)性能的2倍。而由于UFS支持双通道双向读写,所以UFS 3.0的接口带宽最高可达23.2Gbps,也就是2.9GB/s。此外,UFS 3.0支持的分区增多(UFS 2.1是8个),纠错性能提升且支持最新的NAND Flash闪存介质。

  三星已经宣告,将在2018年第一季首发推出UFS 3.0接口的产品。由于麒麟970、骁龙845、Exynos 9810等研究较早,所以并没有赶上UFS 3.0标准的支持,但下半年的麒麟980,将在2019年发布的骁龙85x、Exynos 99xx应该可以对其加以支持,从而满足5G时代的更高速读写需要。

  如何辨别手机储存芯片

  在过去,只有旗舰级处理器才支持UFS闪存,而如今包括骁龙660和Helio P30在内的新一代中端处理器也支持UFS闪存。虽然现阶段搭载骁龙660/Helio P30芯片的手机为了降低成本选用的都是eMMC 5.1,但不排除未来会有中端机也通过武装UFS闪存提升竞争力。所以,咱们还是有必要学习一下如何辨别手机配备闪存的技术标准。

  在网上搜索下载名为“P10Check”的使用,安装运行后就能自动反馈出手机的闪存标准到底是eMMC还是UFS,可惜该软件无法进一步细分UFS的版本(如UFS2.0还是UFS2.1)。

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼?

顶级手机的专利—UFS闪存到底是个什么鬼? 图

  如果你想知道手机闪存的具体性能,则可下载安装名为AndroBench的测验软件,如果测验结果的连续读取速度在700MB/s以上,那就说明手机闪存版本为双通道的UFS2.1,代表当前的顶级储存性能。如果速度在500MB/s左右,那就是运行在双通道模式UFS2.0或单通道下的UFS2.1。

  小提示:受制于闪存芯片可能面临缺货/涨价的风险,部分手机厂商可能会为热销手机准备多家供应商的闪存芯片。比如前几个批次手机的闪存来自三星,后续改为Toshiba,最后批次为闪迪。不一样供应商的闪存芯片在性能上可能存在细微差距,关于这一点大家需要做到心里有数。

分享到:一键分享 QQ空间 新浪微博 腾讯微博 人人网 微信 QQ好友

没有评论

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注