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「半导体行业观察」一文看懂UFS 3.1


来源：内容由公众号半导体行业观察（ID:icbank）原创 ， 作者：蒋思莹 ， 谢谢！
「半导体行业观察」一文看懂UFS 3.1
本文插图
海量信息的到来 ， 推动着存储产品不断进步 。 手机作为现代最常用的电子设备之一 ， 其中所用到的存储产品也在不断更迭 。 从最早先的SD ， 到eMMC ， 再到UFS ， 手机闪存的改变 ， 加快了数据写入和读取速度 ， 也提升了手机的用户体验 。
如今 ， SD卡几乎已经退出了手机市场的舞台 。在这之后 ， eMMC和UFS相继被手机用于其闪存当中 。 eMMC和UFS 都是面向移动端 Flash 的标准 ， 早期的智能手机闪存标准多数采用eMMC ， 而到了2019年 ， 这种情况发生了改变 ， 不少智能手机开始采用UFS标准下的UFS 2.1标准 。
一个月前 ， JEDEC（固态技术协会）发布了关于UFS的最新标准——UFS 3.1新标准 。 而后 ， 铠侠（Kioxia）和西部数据（WD）就已经推出了首款适用于智能手机的UFS 3.1兼容存储器 。 有市场猜测 ， UFS 3.1有望在下月实现商用 ， 而这正好可以赶上 5G 主流智能机厂商的新品发布 。
UFS 3.1是什么？
根据目前市场情况来看 ， UFS已经开始渐取代eMMC ， 成为未来一段时间内的主流手机存储 。 那么什么是UFS ， 最新发布的UFS 3.1新标准 ， 又会带来哪些性能上的提升？
UFS（Universal Flash Storage）即通用闪存存储 。 UFS 1.0标准诞生于2011年 ， 但是 ， UFS1.0相较于eMMC并没有实质上的优势 ， 所以并没有得到大规模的使用 。 2013年9月 ， JEDEC发布了UFS 2.0 ， 2.0版本提供了更高的链路带宽以提高性能 ， 扩展了安全功能并提供了其他省电功能 。 按照数据来看 ， UFS 2.0提供了HS-G2和HS-G3（可选）两个传输信道 ， 理论带宽分别为5.8Gbps（725MB/s）和11.6Gbps（1450MB/s） ， 速度上大大超过了eMMC 5.0的400MB/s理论带宽 。 从2016年开始 ， 随着UFS2.0实现量产以及手机处理器逐渐加入对UFS2.0的支持 ， UFS2.0闪存开始被主流旗舰手机所青睐 。 同年 ， JEDEC又发布了UFS 2.1的通用闪存标准 ， 2017年UFS 2.0开始向UFS 2.1标准升级 ， 其可选的HS-G3通道也逐渐成为了“必选” 。
2018年1月30日JEDEC发布了UFS标准3.0版 ， 该版本是针对需要高性能、低功耗的移动应用和计算系统而开发的 。 此外 ， UFS 3.0还使用MIPI M-PHY v4.1和UniProSM v1.8 ， 具有更高的每通道11.6 Gbit / s数据速率（1450 MB / s） 。 其中 ， UFS 3.0是第一个引入了MIPI M-PHY HS-Gear4标准的闪存存储 ， 单通道带宽提升到11.6Gbps ， 由于UFS的最大优势就是双通道双向读写 ， 所以接口带宽最高23.2Gbps ， 也就是2.9GB/s ， 这个数据也是HS-G3（UFS 2.1）性能的2倍 。 2019年下半年大多数的主流旗舰机 ， 也都选用了UFS 3.0 。 由此可见 ， 通用闪存存储产品开始渐入佳境 。
2020年1月30日JEDEC发布了UFS 3.1标准 ， 相比于之前的版本 ， UFS 3.1更新了三个部分 。 包括“ Write Booster”——SLC非易失性缓存 ， 可提高写入速度 。 “DeepSleep”——增加了一种新的低功耗状态 ， 降低UFS的工作压力和减少对稳压器的唤醒来达到降低功耗的目的 ， 延长设备的电池续航时间 。 以及“Performance Throttling Notifications（性能节流通知）”——当高温导致存储性能下降时 ， UFS设备可以通知主机 ， 主机性能增强器功能是可选的 。 在该标准宣布不到2个月的时间内 ， Kioxia和WD就推出了相关产品 ， 另外 ， 还有外媒爆料称 ， 预计UFS 3.1的芯片将会在今年开始量产 ， 或在三星手机上首发 。
UFS的竞争
据相关统计数据显示 ， 在2017年至2023年之间 ， 用于大容量存储应用程序的通用闪存市场将以最快的速度增长 。 全球通用闪存存储市场估计将从2017年的165万美元增长到2023年的450万美元 ， 在2017年至2023年之间的复合年增长率为18.3％ 。 目前 ， 三星、SK海力士、美光、东芝等公司都在UFS上有所成就 。


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