emmc替代nand 同为闪存！SSD，eMMC，UFS有何不同

发布时间 : 2024-10-06

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。

SD NAND与eMMC优劣势对比

　　最近我们接触到一些客户，本来客户计划使用eMMC，但总觉得哪里不满意。后来跟客户做了深入沟通。你们真实的想要什么样的eMMC呢？他们给出的答案有：尺寸最小的eMMC; 最方便焊接的eMMC; 最小容量的eMMC; pin脚最少的eMMC; 功耗最低的eMMC; 擦写寿命最长的eMMC; 使用SLC NAND 晶圆的eMMC; 性能最稳定的eMMC等。

　　我们根据客户的要求进行了分析，觉得CS创世 SD NAND更适合这些客户。CS创世 SD NAND是迷你型eMMC; 6*8mm 尺寸小巧; 容量最小128MB,成本更优; 8pin脚,方便焊接; 内置SLC晶圆,10万次擦写寿命; 兼容SDIO,即贴即用; SD NAND和 eMMC在架构上，类似亲兄弟，都是内置NAND Flash晶圆+NAND Flash控制器+Firmware。

　　关于CS创世 SD NAND详细信息可以参考链接：http://www.longsto.com/product/31.html。那SD NAND和eMMC又有哪些不一样呢？在这里把CS创世 SD NAND和eMMC特性列出来：

　　可以看到客户有如下需求时，选择SD NAND会比eMMC更合适一些:

　　1：需要芯片尺寸小。贴片式SD卡是 6*8mm；eMMC是11.5*13mm；

　　关于它们的尺寸大小和封装，给大家看一张这个产品实物图的对比（从左往右）

　　2：要求小容量。SD NAND是128MB-4GB；eMMC容量≥16GB；

　　3：要求擦写寿命长，耐擦写。SD NAND是内置SLC NAND Flash晶圆,擦写次数可以达到5~10万次； eMMC使用MLC晶圆，擦写寿命3千次（非主流），TLC晶圆，擦写寿命一般是500次左右（主流）。

　　4：要求方便焊接，pin脚少的。 SD NAND LGA-8封装，机贴手帖都方便； eMMC是153 Ball，BGA封装，焊接难度加大了不少。

　　5：客户采用的CPU本身不支持eMMC接口，又需要大容量存储。这点在MCU平台上经常会碰到。这时候CS创世 SD NAND是不二选择。

　　6：对PCB板层数要求比较少。很多客户做一些类似玩具，小家电等产品。基本上2层板就够用了。如果这个时候使用eMMC，那PCB板至少要变成4层。会增加硬件的布线难度和PCB的成本。

　　那什么情况下使用eMMC比较合适呢？

　　1，容量需求比较大。>= 8GB时。

　　2，主控支持eMMC。

　　3，PCB板面积够大且层数> 4层。使用eMMC，需要预留11.5*13mm的空间‘PCB至少4层板，需要埋盲孔；BGA 153个ball，0.5mm的pin间距。

　　想了解CS创世 SD NAND更多信息，请点击链接:http://www.longsto.com/product/31.html。

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