上月底，微電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的全球領(lǐng)導(dǎo)者——固態(tài)技術(shù)協(xié)會JEDEC發(fā)布了UFS v3.0標(biāo)準(zhǔn)，單通道帶寬提升到11.6Gbps，是HS-G3(UFS 2.1)性能的2倍。而由于UFS支持雙通道雙向讀寫，所以UFS 3.0的接口帶寬最高可達(dá)23.2Gbps，也就是2.9GB/s。
前幾天這條新聞見諸各大科技媒體，但不少朋友都看的一臉蒙圈：UFS3.0是什么鬼？23.2Gbps的帶寬在手機(jī)上意味著什么？UFS3.0都用啥用？用在手機(jī)上會給我們帶來哪些提升？所以本期發(fā)燒學(xué)堂，我們就來聊聊UFS 3.0存儲技術(shù)，給大家答疑解惑。
從UFS說起的手機(jī)存儲
某品牌發(fā)布會上，臺上說：我們用的是UFS2.1存儲！
旁邊大哥一聲尖叫嚇我一跳。我跟該大哥搭話——
我：我說大哥你尖叫個(gè)啥，不會是廠商花錢雇來的托兒吧？不就是個(gè)存儲么？
某大哥一臉鄙夷：聽說過固態(tài)硬盤SSD不？著UFS就是手機(jī)上的SSD！傳輸速度更快！
我：那為啥叫UFS不叫SSD？不就是更快么，有個(gè)X用？下小電影會更快么？
某大哥瞬間臉色變黑......
（PS：別學(xué)我，容易沒朋友）
其實(shí)這大哥說的沒錯(cuò)，現(xiàn)在的UFS存儲確實(shí)要比以前的eMMC存儲傳輸速度更快。但為啥更快？它們之間又有哪些區(qū)別？手機(jī)存儲經(jīng)歷了哪些發(fā)展？我們一起來梳理一下：
eMMC和UFS都是個(gè)啥？
準(zhǔn)確的說，應(yīng)該是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而不是芯片硬件本身。由于存儲芯片在封裝時(shí)運(yùn)用了這些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，所以習(xí)慣上都會用這些字母縮寫來稱呼這些芯片的類型。
eMMC全稱為“embedded Multi Media Card”，即嵌入式的多媒體存儲卡，由MMC協(xié)會所訂立。從eMMC4.3一路發(fā)展到4.4、4.5直到現(xiàn)在的5.0、5.1，傳輸速度也從50MB/s一路狂飆到最新eMMC5.1的600MB/s，而常見于手機(jī)上的eMMC5.1實(shí)際讀取速度不會超過300MB/s。
由于單通道的結(jié)構(gòu)性質(zhì)，eMMC不能同時(shí)讀寫數(shù)據(jù)，不支持多線程，想提升這種存儲單元的性能，只有不斷改進(jìn)eMMC的總線接口，也就是我們剛才說的eMMC的版本升級。這也注定了eMMC存儲不會有太高的提升空間。
UFS全稱為“Universal Flash Storage”，即通用閃存存儲，由固態(tài)技術(shù)協(xié)會JEDEC訂立。相比于eMMC，其優(yōu)勢就在于使用高速串行接口替代了并行接口，改用了全雙工方式，收發(fā)數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行。
之前廠商們大力宣傳的UFS 2.0規(guī)范分為兩種，強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)為HS-G2，可選標(biāo)準(zhǔn)為HS-G3。HS-G2 1Lane最高讀寫速度為2.9Gbps（約為360MB/s），2Lane最高讀寫速度為5.8Gbps（約為725MB/s）?？蛇x標(biāo)準(zhǔn)HS-G3 1Lane最高讀寫速度為5.8Gbps（約為725MB/s），2Lane最高讀寫速度為11.6Gbps（約為1.45GB/s）。
UFS 2.1的閃存存儲標(biāo)準(zhǔn)速度標(biāo)準(zhǔn)沒有任何變化，主要是在設(shè)備健康、性能優(yōu)化、安全保護(hù)三個(gè)方面進(jìn)行了升級。
在文初我們說的UFS3.0在這一個(gè)基礎(chǔ)上再次升級，帶寬是UFS 2.1的2倍，理論的接口最大帶寬為23.2Gbps，即傳輸速度為2.9GB/s。相比于最新eMMC5.1標(biāo)準(zhǔn)，理論上有著接近5倍的性能優(yōu)勢。
蘋果用的是哪種協(xié)議的存儲？
我們經(jīng)常會聽到這樣一個(gè)說法，蘋果的存儲特別特別快，所以手機(jī)流暢。那么iPhone用的是UFS嗎？其實(shí)并不是。從iPhone 6s開始，蘋果在手機(jī)上用的是使用NVMe(Non-Volatile Memory express)接口協(xié)議，這種協(xié)議在電腦的SSD上比較常見。
在當(dāng)時(shí)，iPhone 6s的閃存實(shí)際性能就達(dá)到了連續(xù)讀取速度402MB/s，連續(xù)寫入速度164MB/s的水準(zhǔn)。發(fā)展到iPhone 8這一代，性能也有了進(jìn)一步的提升。iPhone 8 Plus實(shí)測讀取速度為1131MB/s。而目前除了少數(shù)國際旗艦的UFS2.1讀取速度能達(dá)到1100MB/s以上外，主流安卓機(jī)上用的UFS 2.1實(shí)際讀取速度一般700MB/s出頭，所以大多讀取性能不如iPhone也理所當(dāng)然。
不同類型的存儲價(jià)格差異大嗎？
既然UFS存儲的性能這么牛X，那是不是比eMMC貴上很多？還真不是，其原因要從存儲芯片的封裝說起。
不同標(biāo)準(zhǔn)的存儲價(jià)格（數(shù)據(jù)來源全球半導(dǎo)體觀察網(wǎng)）
我們提及存儲時(shí)，都在說有多大多大容量，事實(shí)上，手機(jī)儲存容量、固態(tài)硬盤、U盤和SD卡等使用的都是一種叫做NAND的儲存介質(zhì)，NAND閃存是一種非易失性存儲技術(shù)，即斷電后仍能保存數(shù)據(jù)。我們剛才所說的存儲，都是在NAND存儲芯片的基礎(chǔ)上，再加上了控制芯片，接入標(biāo)準(zhǔn)接口，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)封裝而成的。
這樣封裝的好處就在于可以使結(jié)構(gòu)高度集成化，而且當(dāng)手機(jī)客戶選用封裝好的存儲芯片進(jìn)行手機(jī)硬件堆疊時(shí)，不需要處理其它繁瑣的NAND Flash兼容性和管理問題。
之前蘋果的存儲內(nèi)存混用一事鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，其原因就在于NAND閃存顆粒也有不同。根據(jù)單元存儲密度的差異，閃存分為SLC、MLC、TLC三種類型：
SLC（單層式存儲），單層電子結(jié)構(gòu)，寫入數(shù)據(jù)時(shí)電壓變化區(qū)間小，壽命長，讀寫次數(shù)在10萬次以上，但造價(jià)高。
MLC（多層式存儲），使用高低電壓構(gòu)建的雙層電子結(jié)構(gòu)，壽命長，造價(jià)可接受，讀寫次數(shù)在5000左右。
TLC（三層式存儲），是MLC閃存延伸，存儲密度最高，容量是MLC的1.5倍。 造價(jià)成本最低，但使命壽命低，讀寫次數(shù)在1000~2000左右。
所以，采用eMMC和UFS標(biāo)準(zhǔn)雖然對價(jià)格有一定影響，但并不是所有原因，還要看閃存顆粒的類型。據(jù)悉，采用UFS3.0標(biāo)準(zhǔn)的存儲芯片價(jià)格會更高一些。當(dāng)然，蘋果的NVMe接口協(xié)議的存儲芯片價(jià)格也不低。
傳輸速度會給我們帶來哪些影響
說可這么多，相信大家最關(guān)心的問題還是存儲芯片的傳輸速度會給我們帶來哪些影響。其實(shí)這個(gè)問題不難回答。相信給電腦加裝過SSD的朋友都會有這樣的體驗(yàn)：以前機(jī)械硬盤開機(jī)少說也得三十多秒，用了SSD后，開機(jī)時(shí)間不到10秒了；加載大型游戲能夠明顯感覺快出很多。在手機(jī)上用高速的存儲芯片道理是相同的，就是讓手機(jī)加載更快。
舉個(gè)大家都有認(rèn)知的例子：同時(shí)代的iPhone游戲加載速度回明顯優(yōu)于安卓手機(jī)，其中原因除了處理器性能和軟件系統(tǒng)優(yōu)化外，很大一部分原因就來自于蘋果NVMe接口協(xié)議存儲芯片的高讀取速度。當(dāng)然，得益于此的還有應(yīng)用的加載速度。
喜歡用手機(jī)拍照的朋友，在以前肯定都有這樣的煩惱：拍照時(shí)手機(jī)反應(yīng)慢，按快門后得等很長一段時(shí)間才能拍攝成功；手機(jī)里存的照片太多，照片加載特別慢，稍微一滑動手機(jī)就會卡到爆。其原因除了手機(jī)處理器和軟件的優(yōu)化外，就是因?yàn)榇鎯Φ膶懭牒妥x取速度太慢造成的。
所以，在不考慮處理器和軟件的情況下，存儲擁有了更高寫速，拍照片就可以更快響應(yīng)。另外，也允許了像素更高、幀數(shù)更多的視頻錄制；存儲讀速更高，多張照片和超高質(zhì)量視頻加載得就更快，操作和播放的卡頓就更少。
另外，相比于eMMC，UFS的優(yōu)勢還在于采用了全雙工方式，收發(fā)數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行。打個(gè)比方來說，eMMC就相當(dāng)于一條只允許一輛車經(jīng)過的通道，對面的車要等通道內(nèi)的車出來以后才能進(jìn)入通道。而UFS則是雙向車道，允許來往車輛同時(shí)運(yùn)行。即用UFS存儲的手機(jī)在執(zhí)行多任務(wù)時(shí)，無需等待上一進(jìn)程結(jié)束，效率自然提升不少。
那么UFS3.0會給我們帶來什么？
剛才提到有更快的加載速度、允許畫面質(zhì)量更高、幀數(shù)更多的視頻拍攝和播放。除了這些，還能給安卓手機(jī)帶來什么呢？
首先，UFS 3.0的接口帶寬最高可達(dá)23.2Gbps，也就是理論傳輸速度可達(dá)2.9GB/s。當(dāng)然實(shí)際速度會有所折損，但應(yīng)該不會低于2GB/s，這就遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于iPhone 8 Plus實(shí)際讀取速度1131MB/s。所以如果蘋果的存儲方案沒有大幅度升級的話，下一代產(chǎn)品將被采用UFS3.0存儲的手機(jī)超越，iPhone在游戲加載速度上將不具有優(yōu)勢。
我們即將進(jìn)入網(wǎng)速更快的5G時(shí)代（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）
另外，我們也將進(jìn)入5G時(shí)代。5G網(wǎng)絡(luò)最高理論速率可達(dá)20Gbps，也就是2.5GB/s左右，按照理論數(shù)據(jù)一瞬間就可以下載一部高清電影。但問題就在于市面上的手機(jī)存儲芯片都沒有這么高的寫入速度。所以，以后制約下載速度的將不再是網(wǎng)速，而是存儲。UFS3.0的大帶寬顯然與5G的高網(wǎng)速更般配。
但近一年內(nèi)，UFS3.0應(yīng)該不會投入手機(jī)市場。因?yàn)轺梓?70、驍龍845、Exynos9810等研發(fā)較早，暫時(shí)沒有信息證明這三款旗艦處理器支持UFS3.0標(biāo)準(zhǔn)，所以大概只有等到2019年才能在手機(jī)上見到。
寫在最后
看到這里，相信大家已經(jīng)對手機(jī)存儲有了一定的了解。最后，我們來說一下如何鑒別儲存芯片類型：下載一款名為AndroBench，進(jìn)行速度測試。
eMMC速度可以參照表格，一般來說順序讀取速度不超過300MB/s的芯片均為eMMC標(biāo)準(zhǔn)芯片?，F(xiàn)在見于主流機(jī)型上的UFS標(biāo)準(zhǔn)芯片順序讀取速度在700MB/s左右。當(dāng)然，如果你碰到順序讀取速度到1100MB/s，那可以說該手機(jī)廠商十分良心了。
