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ufs nand UFS 31到底是什么？听专业产品经理给您一次讲明白

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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UFS 31到底是什么？听专业产品经理给您一次讲明白

[PConline 专访]UFS这三个英文字母放在现如今可谓一点也不陌生，越来越多的手机厂商在宣传自家产品适合都会带上一个UFS 2.1/UFS 3.0之类的样式，表示该设备具备高速读写的性能。而现如今UFS 3.1已经开始慢慢与大众见面，那么UFS3.1对比以往的3.0或是2.1到底又有怎样的变化？

今天我们有幸采访到慧荣科技产品企划部协理谢逸群先生，来为大家一一解答UFS 3.1的所有疑问。

UFS 3.1比UFS 2.1感知强吗？体现在哪些方面？

慧荣科技产品企划部协理谢逸群先生表示，UFS 3.1是3.0的优化版，最直观的速度方面是达到了UFS 2.1的两倍，而且相比较主要改善效能存取与省电性能。

UFS 3.1与3.0版本不同的部分包括：

写入增强器(Write Booster)技术： 在符合UFS 3.1标准的设备上，引入一个SLC非易失性缓存，从而进一步提高写入速度。

深度睡眠(Deep Sleep)技术 ：在存储器没有读写动作时，进入深层睡眠模式，从而达到最低耗电量，并且耗电量比UFS3.0 hibernate更低30~50% ，可以利用reset 或重新起电叫醒UFS。

性能调整通知（Performance Throttling Notification）： 该功能可在UFS 3.1设备因为某些情况导致存储性能受到影响时，及时通知主机有关性能限制的信息。

在手机容量进入512GB与1TB之后，更多有效管理的储存技术，除了可以提高存储器的效率，还能降低耗电量。 在5G时代，应用如在线游戏、AR/VR都是需要快速读写数据与大量记忆存储的应用，UFS 3.1的高性能表现会更加相得益彰。

就目前而言，UFS 3.1哪些场景带来的升级最直观？

对此，谢逸群举了简单的例子，在读取4K高清影片时，UFS3.1所需时间更短 ，加载所需要的时间不到eMMC5.1的1/3，相应在体验游戏时，UFS3.1的手机延迟更低，画面更流畅，让我们的手机在应对更多场景时不会卡顿。

而且手机用户在APP启用速度可以感受到大幅提升 ，以前只能开一个App，现在可以支持多任务同时执行进而提供手机用户更顺畅的使用体验，而对于大文件、大视频的传输，在使用者体验可以明显感受到接收/传输文件、打开视频速度都提升许多，这些都是最直观的在使用方面能感受到的升级变化。

前面内容想必让大家对于UFS 3.1有了不少了解，今天之所以选择与慧荣科技的产品企划部协理进行一个采访的交流，也是因为慧荣科技作为目前UFS主控芯片的提供商，对于这方面的了解必然是更专业的。

速度提升中，主控芯片扮演怎样的角色？

慧荣科技作为UFS主控芯片的提供商，今年发布了SM2754主控芯片，谢逸群先生跟我们聊到，在技术方面慧荣科技的SM2754可以同时支持UFS 3.0/3.1规格，领先支持UFS3.1 规格。

实现更高的存取速度

并且支持HS-Gear4-2L标准、SCSI体系结构模型(SAM)和UniPro 1.8标准，可实现高性能存储、更高的性能和更简易的系统设计门坎。SM2754整合了专用硬件和控制器技术，采用了更优秀的算法，以提高随机顺序读与写性能，顺序读取速度可达2,000 MB/s，顺序写入速度在Write Booster的支持下可达1000 MB/s以上，并且在写入增强器(Write Booster)和主机性能提升器(Host Performance Booster)两大特点和不断优化的固件方案的加持下，读写性能还将进一步提高。

从产品企划部协理口中我们了解到，对于芯片的技术研究，慧荣科技真的非常专业。作为一家UFS及SSD主控芯片的提供商，手机UFS和SSD主控是肯定有所不同，而对于两者关注点的不同，协理与我们的交流中表示，UFS主要应用在手机上，所以比SSD更重视功耗及电池续航力。

类SSD的管理技术

例如今年JEDEC发布的UFS 3.1标准新增的技术，在速度、功耗、稳定性上就有新突破，使得UFS存储设备在功能上更接近SSD，大幅度改善用户体验，像是导入HPB(Host Performance Booster) 功能，此技术概念类似SSD的主控端内存缓冲 (Host Memory Buffer， HMB)，让SSD可以直接把映像表放在主机端的DRAM上，透过PCIe接口来存取主机上的内存，这样一来，便可以直接在主机内存上读写SSD映像表，同一笔数据存储的时候尽量同一区，读取时透过映像表以提高性能。

当然作为行动存储应用的UFS主控芯片，性能是毋庸置疑不能省略的地方，兼顾性能和功耗才是使得存储产品寿命延长，慧荣科技控制器会预先规划来支持最新UFS规格及下一代3D NAND，同时也将低功耗(low power)规格放进设计以达到高性能的要求。

量身定制的客制化设计

在面对不同手机厂商的定制化需求，搭配不同的资料连接接口与存储的设定，慧荣会提供量身订做的定制化设计满足手机厂商全方位的需求。

当芯片规格升级之后对于提供商而言，技术力上的要求也是有了相对应挑战，慧荣科技的谢逸群也表示，UFS3.1与UFS2.1相比，接口提升一倍，而对于手机用户来说开启速度更快，场景切换更加流畅，并且保持电池的续航力，能为游戏体验带来不少加分，这在主控设计上必须考虑到速度提升一倍, 功耗需要保持一样或是更低, 效能上要如何去达到目标也是我们在设计IC上的架构需要特别去考虑的地方。

而且即将面对是云游戏的来临，代表着资料量更大，游戏业者也会继续成长，传输变更快，对游戏的质量也会更大，所以数据存储的的空间也会变大。

慧荣科技提供不只是针对移动设备，从Edge端到云端慧荣科技都有相对应的解决方案来满全方位的需求。由于每一种应用场景都不相同，搭配不同的资料连接接口与存储的设定，都需要闪存主控芯片来加以量身订做与客制化设计，慧荣正是NAND Flash主控芯片的全球领导者，拥有超过20年的设计开发经验，凭藉丰富的主控芯片经验，慧荣可提供量身订做的客制化设计来满足全方位的需求。

为何每每谈及UFS 3.1技术面世都会与5G时代脱不了干系，对此现象协理谢逸群先生有他的看法，UFS 3.1在SA独立组网后也会更容易发挥5G的速度，延时也会缩短至毫秒级，不会受4G限制，例如下载高清视频数秒钟就可以完成、云游戏、AR/VR影音串流、互联网可以减少卡顿负担。

未来储存的方向在哪？

当我们问及谢逸群，对于未来而言，存储标准的方向在哪？是追求更高速度、更省电或是体积更小？谢逸群对此也没有保留：高规格闪存在手机体验中最显着的不外乎是「快速」、「低延迟」等特性，传输速度越快可以让游戏程序的应用可以更丰富，并且可以改善以往手机游戏常见的延迟问题，手机用户可以在几秒钟内下载整部电影，在没有网络. 延迟的情况下观看 360 度的全景内容和虚拟现实，还可以玩 4K 分辨率的在线游戏。

同时随着手机性能的不断提高，手机功能越来越多，对于手机功耗的压力也越来越重，大家对于手机的续航表现要求也越来越高，行动存储应用的UFS主控芯片，需要重视高性能、低功耗及如何管理3D NAND让整个存储产品寿命延长。

慧荣科技控制器预先规划来支持最新3D NAND接口的速度，同时也将低功耗(low power)规格放进设计以达到高性能的要求。手机厂商也是朝这目标在进行，会针对不同手机应用场景，在内部测试电池时，都会针对电池续航力在不同的场景应用加以调整及优化。

对于5G时代的来临，还有一个关键字“毫米波” 也在其中有着至关紧要的地位，因为毫米波是5G网络一个很重要的技术，通过毫米波的使用，可以极大的扩展频宽资源，从而获得极大的空口带宽，提高通信传输速率和质量，对于储存的标准也会需要更高速及更大的容量才能满足毫米波的发展。

谢逸群表示，对于毫米波技术，慧荣科技一直走在前列，并已努力耕耘数年 ，不只是参加标准协会论坛，也和中国信息通讯研究院有所沟通，我们在5G及云存储市场上将会拥有一定的竞争力。未来的5G及云服务企业需要一些比较特殊性的要求，慧荣科技在UFS主控芯片和固件上有着许多突破和发展，让我们可以在这个市场中站稳脚步，我们也会持续掌握市场脉动，如何让慧荣科技在客户端发挥作用，如何让我们的客户获取到充分的价值，这就是慧荣科技最重要的地方。

除了5G手机之外，UFS 3.1闪存在其他产品应用如何？

谢逸群先生表示，UFS 存储产品已经在手机市场上取得了成绩。同时伴随着 5G 的爆发，UFS 产品还拥有着巨大的市场潜力， UFS存储产品的普及是否只存在手机，是否可以应用在其他发展，是行业对于UFS的运用最关注的事，在其他的应用需要对应的host不同，这对于存储行业来说，都是新的需求和挑战。

慧荣科技透露，已与国内外许多品牌大厂有密切的合作，在不少研发的产品中都有使用到慧荣科技的产品，今年会有产品问巿。如何让我们的客户获取到充分的价值，慧荣科技会做好该做的，持续投入研发并协助合作伙伴，提供更多元化的产品。

通过慧荣科技产品企划部协理谢逸群先生与我们的这次分享，相信大家能对UFS 3.1有更多的了解。

注意不是内存！谁在影响手机的存储（ROM）性能？

就好像新款PC的主硬盘已经全面过渡到SSD一样，如今智能手机的闪存也都经历了一次较大的迭代，就是从eMMC闪存跨越到了UFS闪存。那么，又有谁在影响UFS闪存的性能呢？

RAM和ROM的区别

直到现在还有不少朋友搞不清RAM和ROM的差异，本文我们就再做次小科普。RAM代表手机内存（又称“运存”），就好像PC上的内存条，只是手机内存都是一颗单独的芯片。ROM代表存储空间（又称“闪存”），类似PC上的硬盘，而手机上的ROM依旧是以一颗NAND闪存芯片的形态存在。

闪存标准

早期智能手机都内置eMMC闪存，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。eMMC的最新标准为eMMC 5.1，常见于千元以内的入门级手机市场，读取速度最高只有400MB/s左右。

UFS是eMMC的进阶版，它是由多个闪存芯片、主控、缓存组成的阵列式存储模块。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。

UFS目前存在UFS2.0（读取速度700MB/s）、UFS2.1（900MB/s）、UFS2.2（900MB/s）、UFS3.0（1700MB/s）和UFS3.1（1900MB/s）等标准，UFS2.x常见于中低端产品，UFS3.x则是高端手机的标配。

闪存通道

和内存一样，UFS闪存也存在单通道和双通道之别，两者读写性能相差30%~50%之间。好消息是，如今新款手机都已标配双通道UFS，所以咱们只要简单了解一下即可。

Write Turbo技术

Write Turbo是UFS3.0时期引入的一项虚拟技术，很多品牌主打的闪存增强技术大多是基于它优化而来。我们都知道，现在手机闪存都是TLC介质的NAND芯片，它的优势是可以在每个存储单元中保存3bit，能以低成本实现更大的容量，但读写，特别是写入速度远不如SLC NAND。

所谓的Write Turbo，其实就是虚拟SLC技术。它会将部分TLC闪存容量虚拟成SLC，当手机在写入数据时，系统会优先将其写入到虚拟的SLC空间，由于后者每个存储单元只需保存1bit数据，所以写入速度会有大幅提升（读取速度也有明显提升）。

但是，如果一次写入的数据容量超过了虚拟SLC容量，读写速度便会骤降至TLC的水平上。

各大手机厂商会在虚拟SLC的容量和调度规则上存在差异，比如有些厂商会选择全盘虚拟SLC的方式，随着使用空间的逐渐增加，速度会逐渐下降。因此，都是内置UFS3.1+Write Turbo闪存的手机，它们之间的实际体验可能也有高低之分。

最新量产的UFS2.2，本质上其实就是UFS2.1+Write Turbo，可以将持续写入速度从250MB/s提升到500MB/s以上。

磁盘阵列存储系统

除了使用Write Turbo虚拟SLC以外，黑鲨4 Pro和黑鲨4S系列还给我们带来了一个全新的思路——磁盘阵列存储系统。

简单来说，这款手机除了内置闪存芯片以外，还额外添加了一颗来自群联的SSD芯片，并将二者组成了Raid 0阵列，如此让手机的读写速度都有着50%以上的提升。

RAMDISK磁盘加速器

黑鲨4 Pro和4S系列同时还主打一项名为RAMDISK磁盘加速器的功能。提起“RAMDISK”很多朋友应该非常熟悉，很早以前CFan曾多次报道过如何将电脑闲置内存使用虚拟成RAMDISK“内存盘”，保存其中的程序运行飞快，但每次关机内存盘都会被清空，下次开机后还需重新加载程序。

电脑领域的RAMDISK内存虚拟硬盘软件

黑鲨的RAMDISK磁盘加速器的原理和内存盘差不多，都是直接通过内存模拟闪存存储空间，让游戏文件直接在内存中完成读写，游戏的启动、加载和运行速度更是大幅提升。需要注意的是，该功能仅限标配12GB或16GB内存的高配版本，8GB内存版则不支持RAMDISK技术。

原因也很简单，在当前的应用环境8GB内存都不嫌多，哪里还有额外空间供你虚拟闪存？此外，同一时间仅有一款游戏可以运行在基于RAMDISK技术的极速模式下，想切换其他游戏时必须等待一定的时间让极速模式挂载完成。

闪存内存合二为一

作为手机内部最占用PCB主板空间的“大户”，内存（包括隐藏在其下面的SoC）和闪存的体型都不小，如果能将这颗存储芯片也和处理器内存摞在一起，不就可以更加节省主板空间了吗？2020年底，美光发布的uMCP5闪存技术就有望实现这个梦想。

简单来说，uMCP5是全球首次通过MCP多芯片封装的方式，在单颗芯片内就完整集成了自家的LPDDR5内存芯片、NAND闪存芯片以及UFS 3.1控制器，它采用TFBGA封装格式，最大可选12GB+256GB容量。其中，该产品LPDDR5内存的部分支持6400Mbps的数据传输率，UFS3.1闪存部分的编程/擦写循环次数可达到5000次。

总之，美光uMCP5的出现，可以进一步提升手机的存储密度，节省内部空间、成本和功耗，而我们也期待这种“二合一”的存储芯片可以早日在手机领域量产，并有机会用于笔记本等其他计算设备领域。

小结

作为影响手机性能输出的“铁三角”，闪存和内存的重要性不次于处理器，因此每次它们的技术革新，都会带来切实的实际体验提升。希望大家今后在选购手机时，可以将目光多多投向这两个领域的优化和升级上。

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