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nand和emcp NAND,DDR,LPDDR,eMMC,UFS,eMCP,uMCP的区别
发布时间 : 2024-11-24
作者 : 小编
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NAND、DDR、LPDDR、eMMC、UFS、eMCP、uMCP的区别

一、NAND

NAND Flash存储器是Flash存储器的一种,属于非易失性存储器,其内部采用非线性宏单元模式,为固态大容量内存的实现提供了廉价有效的解决方案。NAND Flash存储器具有容量较大,改写速度快等优点,适用于大量数据的存储,因而在业界得到了越来越广泛的应用,如闪存盘、固态硬盘、eMMC、UFS等。

根据其不同的工艺技术,NAND已经从最早的SLC一路发展到如今的MLC、TLC、QLC和PLC。

按速度价格对比排序:SLC>MLC>TLC>QLC>PLC

按容量大小对比排序:PLC>QLC>TLC>MLC>SLC

目前主流的应用解决方案为TLC和QLC。SLC和MLC主要针对军工,企业级等应用,有着高速写入,低出错率,长耐久度特性。

除此,NAND Flash根据对应不同的空间结构来看,可分为2D结构和3D结构两大类:

下面是各大NAND Flash芯片生产厂商在3D NAND Flash产品的量产状况:

二、DDR、LPDDR

DDR全称Double Data Rate(双倍速率同步动态随机存储器),严格的来讲,DDR应该叫DDR SDRAM,它是一种易失性存储器。虽然JEDEC于2018年宣布正式发布DDR5标准,但实际上最终的规范到2020年才完成,其目标是将内存带宽在DDR4基础上翻倍,速率3200MT/s起,最高可达6400MT/s,电压则从1.2V降至1.1V,功耗减少30%。

LPDDR是在DDR的基础上多了LP(Low Power)前缀,全称是Low Power Double Data Rate SDRAM,简称“低功耗内存”,是DDR的一种,以低功耗和小体积著称。目前最新的标准LPDDR5被称为5G时代的标配,但目前市场上的主流依然是LPDDR3/4X。

DDR和LPDDR的区别?

应用领域不同。DDR因其更高的数据速率、更低的能耗和更高的密度广泛应用于平板电脑、机顶盒、汽车电子、数字电视等各种智能产品中,尤其是在疫情期间,由于在家办公、网课和娱乐的增加,平板电脑、智能盒子的需求也逐步攀升,这对DDR3、DDR4的存储性能要求更高、更稳定。

而LPDDR拥有比同代DDR内存更低的功耗和更小的体积,该类型芯片主要应用于移动式电子产品等低功耗设备上。

LPDDR和DDR之间的关系非常密切,简单来说,LPDDR就是在DDR的基础上面演化而来的,LPDDR2是在DDR2的基础上演化而来的,LPDDR3则是在DDR3的基础上面演化而来的,以此类推。但是从第四代开始,两者之间有了差别或者说走上了不同的发展,主要因为DDR内存是通过提高核心频率从而提升性能,而LPDDR则是通过提高Prefetch预读取位数而提高使用体验。同时在商用方面,LPDDR4首次先于DDR4登陆消费者市场。

三、eMMC、UFS

eMMC ( Embedded Multi Media Card) 采用统一的MMC标准接口, 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封装在一颗BGA芯片中。针对Flash的特性,产品内部已经包含了Flash管理技术,包括错误探测和纠正,flash平均擦写,坏块管理,掉电保护等技术。用户无需担心产品内部flash晶圆制程和工艺的变化。同时eMMC单颗芯片为主板内部节省更多的空间。

简单地说,eMMC=Nand Flash+控制器+标准封装

eMMC具有以下优势:

1.简化类手机产品存储器的设计。

2.更新速度快。

3.加速产品研发效率。

UFS:全称Universal Flash Storage,我们可以将它视为eMMC的进阶版,同样是由多个闪存芯片、主控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,所以性能得到翻番。

四、eMCP、uMCP

eMCP是结合eMMC和LPDDR封装而成的智慧型手机记忆体标准,与传统的MCP相较之下,eMCP因为有内建的NAND Flash控制芯片,可以减少主芯片运算的负担,并且管理更大容量的快闪记忆体。以外形设计来看,不论是eMCP或是eMMC内嵌式记忆体设计概念,都是为了让智慧型手机的外形厚度更薄,更省空间。

uMCP是结合了UFS和LPDDR封装而成的智慧型手机记忆体标准,与eMCP相比,国产的uMCP在性能上更为突出,提供了更高的性能和功率节省。

eMMC是将NAND Flash芯片和控制芯片都封装在一起,eMCP则是eMMC和LPDDR封装在一起。对于手机厂商而言,在存储产业陷入缺货潮的关键时期,既要保证手机出货所需的Mobile DRAM,又要保证eMMC货源,库存把控的难度相当大,所以eMCP自然成为大部分中低端手机首选方案。

uMCP是顺应UFS发展的趋势,满足5G手机的需求。

高端智能型手机基于对性能的高要求,CPU处理器需要与DRAM高频通讯,所以高端旗舰手机客户更青睐采用CPU和LPDDR进行POP封装,这样线路设计简单,可以减轻工程师设计PCB的难度,减少CPU与DRAM通讯信号的干扰,提高终端产品性能,随之生产难度增大,生产成本也会增加。

5G手机的发展将从高端机向低端机不断渗透,从而实现全面普及,同样是对大容量高性能提出更高的要求,uMCP是顺应eMMC向UFS发展的趋势。

uMCP结合LPDDR和UFS,不仅具有高性能和大容量,同时比PoP +分立式eMMC或UFS的解决方案占用的空间减少了40%,减少存储芯片占用并实现了更灵活的系统设计,并实现智能手机设计的高密度、低功耗存储解决方案。

综上所述简单总结一下:

eMMC=Nand Flash+控制器(Controller)+标准封装

UFS=eMMC的进阶版

eMMC:半双工模式 UFS:全双工模式

eMCP=eMMC+LPDDR+标准封装

uMCP=UFS+LPDDR+标准封装

eMMC & UFS 傻傻分不清?教你认识手机闪存

​从不同角度来说,假期延长既是好事也是麻烦事,好的一面就是不用每天早起挤地铁,心安理得当个死宅,麻烦的一面嘛,可想而知相当长的一段时间内没有新产品,所以每日一更的内容选题……哎,好难。思来想去,还是说一下标题上这点事吧,尽管转头一想应该早就写过一次,权当温习一下。

首先说点基础中的基础。

闪存,英文叫 flash memory 简称 flash,是电子式的永久性存储器,区别于磁性存储的磁盘和激光刻录的光盘。它以芯片为存在形式,因此最大的优点就是体积极小,对于手机、U 盘等便携式设备和存储器来说,闪存是不二选择,同时性能好的话,读写速度远超其他永久存储器,进而消费级最快的存储器 SSD 也基于闪存技术。

而对于手机而言,闪存有时会被称作 ROM,中文学名只读存储器。很明显这种叫法是有问题的,因为手机闪存都是可读写的,这其实和 PC 那边管所有永久性存储器都叫磁盘一样,因为历史而约定俗成的叫法,无需太过在意。

手机上的闪存都是集成主控和存储颗粒的嵌入式芯片,我们一般按照协议和接口类型不同,分为两大类,一是嵌入式多媒体卡,缩写是 eMMC,另外一种是嵌入式通用闪存,缩写 eUFS,通常简称为 UFS。这二位通常都还有数字尾缀,代表实际产品对应的协议版本号,严格来说对应比较复杂的内容,而对于普通消费者来说,只需要记住两点,市面上的 UFS 比所有 eMMC 都快,而同样类型的闪存,后面的数字越大就是越快。

此外,你们还能看到另一个缩写,MCP,学名是多制层封装芯片,它并不是第三类闪存,而是代表闪存内存二合一封装芯片的意思,我们通常用 eMCP 和 uMCP 来对应区分采用 eMMC 和 UFS 的产品。噢对了,稍早的时候,因为 uMCP 的 UFS2.1 产品普遍都只配备了一个 lane,导致读写速度只有独立 UFS2.1 的一半,所以这段时间 uMCP 是半速 UFS 的代名词,不过随着三星新品 KM8V8001JM-B813 搭配骁龙 765G 平台上市,这一规律从此作古。

基本概念到这就差不多了,接下来说说,怎么看你自己手机上的闪存。

首先当然是所有存储器都共同的办法,测速,我们通常采用 AndroBench 来进行,其他可采用的工具还有 PCMark、A1 SD Bench 和 AndeBench 等等,不过用得不多,解读上不成体系,这里就不细讲了。

对 AndroBench 成绩来说,最大的标志是第一行的连续读取,目前市面现存的 eMMC 都是 5.1 版本,多数产品都在 200-300MB/s,凤毛麟角稍快,但不会接近 400;半速 UFS2.1 则多在 400-500MB/s 左右,满速 UFS2.1 则在 700MB/s 以上,多的能近千;而最快的 UFS3.0 则多在 1400MB/s 上下。

测速可以全面反映实际的体验,而我们需要注意,闪存的速度不仅和闪存自己有关,也和平台支持程度有关,这样如果速度不及预期,就需要有更进一步的方法。这种方法是查询闪存型号,最早就是在华为 P10 系列闪存门的时候开始流行,因为华为当时混用了三种闪存,公众当时对于闪存的了解也不深,进而需要查询到型号再对比闪存厂商的资料来实锤。

当时是通过调用终端查询系统文件的方式来进行,一段时间后就很真实地用不了了,于是后来开发了一种新的方法,通过错误报告搜索内容,目前大部分 UFS 手机都能用,只要数据采集全面的话。

我们一般见到的闪存多数产自三个大厂,为首的是三星,型号以 K 开头,多数产品在三星半导体官网有公示,可以随时查阅。

【查 MCP】

https://www.samsung.com/semiconductor/cn/mcp/

【查 eMMC】

https://www.samsung.com/semiconductor/cn/estorage/emmc/

【查 UFS】

https://www.samsung.com/semiconductor/cn/estorage/eufs/

排名第二的大厂是东芝,在部分采用 UFS 的大批量机型中会见到,型号以 T 开头,似乎不生产 MCP 芯片。值得注意的是,东芝存储器在去年 7 月份更名为铠侠电子(KIOXIA),因此想查型号需要去铠侠官网。

【查 UFS】

https://business.kioxia.com/en-us/memory/mlc-nand/ufs.html

【查 eMMC】

https://business.kioxia.com/en-us/memory/mlc-nand/emmc.html

第三是 SK 海力士,尽管有生产独立 UFS,但市面出现的产品以 MCP 为主,不生产独立 eMMC,集中于中低端,型号以H开头。

【查 MCP】

https://www.skhynix.com/products.do?ct1=53&ct2=54&lang=cha

【查 UFS】 https://www.skhynix.com/products.do?ct1=55&ct2=56&lang=cha

还有一些边缘厂商,偶尔能见到,比如闪迪,因为被西部数据收购,因此会写西数的代号,去年中兴的旗舰机型就采用了它提供的 UFS2.1。详情可以去西数官网下载产品简介。

【传送门】

https://www.westerndigital.com/products/embedded-removable-flash

镁光也有生产 UFS 和 eMMC,不过很遗憾,笔者印象里并没有哪款产品用了镁光闪存。

【查 UFS】

https://www.micron.com/products/managed-nand/universal-flash-storage/part-catalog

查 eMMC

https://www.micron.com/products/managed-nand/emmc/part-catalog

【查 eMCP】

https://www.micron.com/products/multichip-packages/emmc-based-mcp/part-catalog

最后是一家未知的厂商,产品是独立 UFS 芯片,目前只见到华为机型有使用。

有关手机闪存,看完上面的内容就差不多了,还有疑问的话,欢迎评论交流。

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1emmc和nand的外观区别在于它们的封装形式和引脚数量不同。2emmc通常采用BGA封装,引脚数量较多,一般为153或169个;而nand则可以采用BGA或TSOP封装,引脚数量...

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