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emmcnand+mlc 从闪存的发展历史看,eMMC与NAND Flash有什么区别与联系?
发布时间 : 2024-10-08
作者 : 小编
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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。

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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