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芯科普 | 手機主流存儲eMMC、UFS與NVMe的區別

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芯科普 | 手機主流存儲eMMC、UFS與NVMe的區別
2024年07月05日

近幾年,手機影像不斷發展,照片+視頻占據大量存儲空間,在愈發膨脹的微信、手游以及各種APP面前,存儲空間愈發不夠。該存儲空間即是手機存儲容量(ROM),市面上常見的手機快閃記憶體標準共有eMMC、UFS與NVMe。

其中Android手機主要采用eMMC與UFS標準,而NVMe則是蘋果iPhone所使用的閃存標準。所采用的閃存標準即代表了閃存的讀寫速度,一臺手機閃存的讀寫速度會直接影響到軟件的安裝速度,APP的載入速度,照片等文件的打開速度。

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eMMC的全稱為“embedded Multi Media Card”,即嵌入式的多媒體存儲卡,是由MMC協會針對手機平板制定的閃存標準,起源時間較UFS與NVMe還要更早。eMMC采用統一標準的接口,把高容量NAND Flash以及eMMC Controller封裝在一顆BGA芯片中。Controller除了支持eMMC通信協議,更包含了Flash管理機制,包括錯誤探測和糾正,擦寫均衡機制,壞塊管理,掉電保護等技術。

eMMC采用并行傳輸技術,讀寫必須分開執行,雖然僅提供單路讀寫功能,但仍具備體積小、高度集成與低復雜度的優勢。目前最新的eMMC5.1標準,連續讀取速度約為250MB/s,目前基本上是低端機在使用。

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UFS (UniversalFlashStorage)是通用閃存存儲,是一種設計用于需要最小化功耗的計算和移動系統,例如智能手機和平板電腦等消費電子產品使用的閃存存儲規范。UFS是eMMC的替代者,它提供比eMMC更高的性能和能效比。

第一代UFS由于與當時eMMC標準速度差異不大,因此并未成功普及,直至2014年UFS2.0標準問世后,連續讀取速度約達800MB/S,UFS至此逐漸成為Android旗艦都會采用的標準配置。

到了2018年UFS3.0問世,連續讀取速度約為1700MB/s,逐漸趕超蘋果NVMe。

2022年,UFS4.0發布,UFS 4.0標準是為了需要高性能和低功耗的移動設備而開發的,是一種高性能接口,將帶來顯著的帶寬和數據保護改進。高速串行接口和優化協議可顯著提高吞吐量和移動系統性能。UFS4.0利用M-PHY 5.0版規范和UniPro 2.0版規范,將UFS接口帶寬加倍,支持高達4.2GB/s的讀寫流量,連續讀寫速度已經可以做到3400MB/s。

2023年發布的Android旗艦基本上都采用了UFS4.0這一規格的閃存。

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NVMe(NVMExpress)原先是用在MacBook上的SSD固態硬盤的閃存標準,具備高效率、低負載、低延時的特性。2015年,蘋果首次在iPhone6S上使用NVMe閃存,當時的連續讀取速度約為500MB/S。

由于早期Android手機大多使用的是eMMC5.1標準,因此在連續讀取速度方面,iPhone一騎絕塵,這也是[iPhone用著不卡,一部手機可以用3-5年的最大原因。

另外能使用NVMe閃存,跟蘋果A9芯片開始用PCIe接口有關,后續蘋果家的WiFi、基帶都使用PCIe接口。

直至UFS3.0問世后兩者差距才逐漸縮小,這幾年的蘋果的NVMe也在升級,從iPhone6S以來將近翻了4倍。目前最新的iPhone14ProMax連續讀寫性能在1,500MB/S左右。所以在連續讀寫性能這塊:UFS4.0>NVMe=UFS3.1>UFS2.1>eMMC5.1。

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不同的手機閃存規格,除了在文件讀取和寫入方面會產生速度差異外,其中UFS與NVMe采用的串行傳輸技術,可同時進行手機資料讀取與寫入操作,而eMMC采用的并行傳輸技術,必須分開執行讀寫操作。

因此當手機執行多任務操作時,eMMC的反應速度相比UFS與NVMe標準會慢上許多,這也是隨著科技發展eMMC在手機的應用逐漸減少的原因。此外UFS與NVMe日常平均功耗也比起eMMC更低。

1、在打開游戲時,速度越快的閃存顆粒,也可以大大降低游戲的加載時間。

2、如今的手機像素的提高,包括一些AI識別,HDR計算,夜景處理等,擁有速度越快的閃存顆粒,也可以提供更順暢的連拍體驗,降低延遲。


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