闪存emmc nand 同为闪存！SSD，eMMC，UFS有何不同

发布时间 : 2024-10-07

作者 : 小编

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同为闪存！SSD、eMMC、UFS有何不同

如同内存在不同应用场景中可以分为DDR、LPDDR、GDDR一样，闪存在不同的设备中也以不同形式存在，比如SSD、UFS和eMMC。如果你对数码感兴趣，很容易想到SSD经常在电脑或服务器中出现，而UFS和eMMC则大多出现在智能手机等移动设备上。那么，既然SSD、UFS、eMMC都是闪存，它们的区别又在哪呢？

什么是闪存

首先，我们来了解一下它们的共同点。闪存（Flash Memory），指现在最常用的断电不丢失信息的半导体存储芯片，具有体积小、功耗低、不易受物理破坏的优点。

闪存主要分为NAND Flah、NOR Flash，这两种类型都是日本人发明后又经过美国Intel公司继续开发的。 NAND Flash具有较快的抹写时间，而且每个存储单元的面积较小，这让NAND Flash相较于NOR Flash具有较高的存储密度与较低的每比特成本。同时它的可抹除次数也高出NOR Flash的十几倍。而SSD、UFS、eMMC都属于NAND Flash。

SSD与UFS、eMMC的差别

就应用场景来说，UFS和eMMC是一类，都被使用在一些较小的移动设备上，而SSD一般则出现在电脑或服务器上。

SSD的主要作用是取代之前的HDD（机械硬盘），拥有超大容量，极高的并行性、对功耗和体积要求不敏感、兼容已有接口技术等特点。 为了达到高并行、高性能的要求，一个SSD有多颗Flash芯片，这样就可以在每个芯片上进行相互独立的读写操作，以并行性来提高硬盘吞吐量，还可以增加冗余备份。

而在寸土寸金的移动设备中，为了节省空间和功耗，eMMC和UFS通常只有一颗密度较高的Flash芯片。 eMMC中的「e」是「Embedded（嵌入）」的意思，而UFS原本称作eUFS，也就是说它们是嵌入在主板上的，并不像SSD一样有SATA或M.2接口可以插入，方便更换或升级。

此外，管理一颗Flash芯片和管理多颗Flash芯片，策略肯定是不一样的，因此它们的控制器也就完全不同了。这些便是SSD与eMMC和UFS的区别。

eMMC和UFS的区别

SSD与eMMC、UFS很好区分，但eMMC与UFS却有不少相似之处，所以接下来我们来看eMMC与UFS之间的区别。

虽然说eMMC闪存和UFS闪存在外观和作用上都没明显区别，但是实际上两者的内部结构却有着本质上的差异。eMMC的全称为「embedded Multi Media Card」，即嵌入式的多媒体存储卡。eMMC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」封装成一颗BGA芯片，从而大幅降低多芯片的空间占用和布线难度问题。

eMMC闪存基于并行数据传输技术打造，其内部存储单元与主控之间拥有8个数据通道，传输数据时8个通道同步工作，工作模式为半双工，也就是说每个通道都可以进行读写传输，但同一时刻只能执行读或者写的操作，与PC上已经淘汰的IDE接口硬盘很是相似。

这在实际应用中的影响就是，当我们将手机与PC连接，在拷贝照片的同时将无法访问手机存储空间内的其他文件夹，也无法同时往手机里拷贝数据，只有等照片传输完毕后才能进行其他操作。

而UFS 的全称是「Universal Flash Storage」，也就是通用闪存存储，它是基于串行数据传输技术打造，其内部存储单元与主控之间虽然只有两个数据通道，但由于采用串行数据传输，其实际数据传输时速远超基于并行技术的eMMC闪存。此外UFS闪存支持的是全双工模式，所有数据通道均可以同时执行读写操作，在数据读写的响应速度上也要凌驾于eMMC闪存。

正因为eMMC闪存与UFS闪存在内部结构上存在着本质上的区别，这让两者的理论带宽产生了极大的差异。近年来比较常见的eMMC闪存多应用eMMC 4.x或者5.x规范，其中eMMC 4.5常见于低端设备，理论带宽为200MB/s，现在已经基本淘汰；而eMMC 5.0/5.1标准理论带宽分别为400MB/s和600MB/s，从数字上看并不算低。

然而与UFS闪存相比，eMMC闪存的这点理论带宽就不够看了。UFS闪存的相关标准是在2011年2月份首次亮相，当时的UFS 1.1标准其已经可以提供相当于300MB/s的理论带宽，而eMMC闪存要到2012年的eMMC 4.5标准时才可以提供200MB/s的理论速率。只是由于当时的应用环境以及成本等因素的限制，USF 1.1标准未能得到大规模的推广。

直到2014年UFS 2.0规范出炉后，eMMC闪存才被彻底碾压。UFS 2.0规范分为两部分，第一部分是UFS HS-G2规范，也就是我们常说的UFS 2.0，其单通道单向的理论带宽就可以达到1.45Gbps的水平，双通道双向的理论带宽就是5.8Gbps；而第二部分的UFS HS-G3标准，也就是我们常说的UFS 2.1，其理论带宽更是UFS 2.0的翻倍，达到11.6Gbps，eMMC闪存彻底望尘莫及了。

而到了近两年，UFS已经成为智能手机上的标配，现在最新的标准是UFS 3.1，单通道带宽为11.6Gbps，是UFS 2.1性能的两倍。

总结

总结来说，SSD、eMMC、UFS虽然同属闪存（NAND Flash），但它们在控制器、接口标准甚至更底层的Flash芯片标准上有所差别。SSD主要是为替代电脑或服务器上的HDD（机械硬盘），容量大，且兼容已有的接口技术。

eMMC、UFS则广泛应用于移动设备，且UFS是作为eMMC的替代品出现，它们都直接嵌入在主板上，很难替换。而UFS得益于接口标准带来的性能优势，逐渐成为智能手机，尤其是安卓手机的主流，eMMC则得益于其成本优势，依然在一些小型移动设备中出现。

从闪存的发展历史看，eMMC与NAND Flash有什么区别与联系？

如今，eMMC已发展成为当红的便携移动产品解决方案之一，之前宏旺半导体有说过eMMC的工作原理，今天跟大家聊聊eMMC与NAND Flash有什么区别和联系。

首先我们要认识Flash，Flash分为两种规格：NOR Flash和NAND Flash，两者均为非易失性闪存模块。上个世纪八十年代，日本发表了NAND Flash结构，强调降低每比特的成本，更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。因为NAND Flash的晶片容量相对于NOR大，更像硬盘，写入与清除资料的速度远快于NOR，所以当时多应用在小型机以储存资料为主。目前已广泛应用在各种存储设备上，可存储代码和资料。

　　NAND Flash的存储单元从最初的SLC，到2003年开始兴起MLC，发展至今，SLC已经淡出主流市场，主流存储单元正在从MLC向TLC迈进。纳米制程工艺和存储单元的发展，使得同样大小的芯片有更高密度和更多的存储单元，Flash得以在容量迅速增加的同时，还大幅降低了单位存储容量的成本。

然而NAND Flash 随着纳米制程和存储技术的主流趋势发展，性能却在不断下降。可擦写寿命短，出错概率高，读写速度慢，稳定性差。嵌入式存储芯片eMMC就可以弥补这个市场需求和NAND Flash发展的缺口。

而eMMC和Nand flash 之间的区别，主要是：在组成结构上，eMMC存储芯片简化了存储器的设计，将NAND Flash芯片和控制芯片以MCP技术封装在一起，省去零组件耗用电路板的面积，同时也让手机厂商或是计算机厂商在设计新产品时的便利性大大提高。而NAND Flash仅仅只是一块存储设备，若要进行数据传输的话，只能通过主机端的控制器来进行操作，两者的结构图如下：

从闪存的发展历史看，eMMC与NAND Flash有什么区别与联系？

在功能上：eMMC则在其内部集成了 Flash Controller，包括了协议、擦写均衡、坏块管理、ECC校验、电源管理、时钟管理、数据存取等功能。相比于直接将NAND Flash接入到Host 端，eMMC屏蔽了 NAND Flash 的物理特性，可以减少 Host 端软件的复杂度，让 Host 端专注于上层业务，省去对 NAND Flash 进行特殊的处理。同时，eMMC通过使用Cache、Memory Array 等技术，在读写性能上也比 NAND Flash要好很多。

宏旺半导体总结一下：NAND Flash 是一种存储介质，要在上面读写数据，外部要加主控和电路设计；eMMC是NAND flash+主控IC ，对外的接口协议与SD、TF卡类似；对厂家而言简化了电路设计，降低了成本。

从闪存的发展历史看，eMMC与NAND Flash有什么区别与联系？

使用emmc的好处是，除了得到大容量的空间（这一点，只用NAND FLASH多堆叠也可以做到），还有就是emmc可以管理NAND （坏块处理，ECC)等。宏旺半导体推出的eMMC支持命令行序列，能够大幅度提升闪存的性能表现，另外还支持安全写保护功能，可提升安全性，容量从8GB到128GB不等，封装尺寸为11.5*13mm，在不久的将来，宏旺半导体将推出更多高品质高性能的存储产品。

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