芯科普 | 手机主流存储eMMC、UFS与NVMe的区别

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芯科普 | 手机主流存储eMMC、UFS与NVMe的区别
2024年07月05日

近几年,手机影像不断发展,照片+视频占据大量存储空间,在愈发膨胀的微信、手游以及各种APP面前,存储空间愈发不够。该存储空间即是手机存储容量(ROM),市面上常见的手机快闪记忆体标准共有eMMC、UFS与NVMe。

其中Android手机主要采用eMMC与UFS标准,而NVMe则是苹果iPhone所使用的闪存标准。所采用的闪存标准即代表了闪存的读写速度,一台手机闪存的读写速度会直接影响到软件的安装速度,APP的载入速度,照片等文件的打开速度。

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eMMC的全称为“embedded Multi Media Card”,即嵌入式的多媒体存储卡,是由MMC协会针对手机平板制定的闪存标准,起源时间较UFS与NVMe还要更早。eMMC采用统一标准的接口,把高容量NAND Flash以及eMMC Controller封装在一颗BGA芯片中。Controller除了支持eMMC通信协议,更包含了Flash管理机制,包括错误探测和纠正,擦写均衡机制,坏块管理,掉电保护等技术。

eMMC采用并行传输技术,读写必须分开执行,虽然仅提供单路读写功能,但仍具备体积小、高度集成与低复杂度的优势。目前最新的eMMC5.1标准,连续读取速度约为250MB/s,目前基本上是低端机在使用。

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UFS (UniversalFlashStorage)是通用闪存存储,是一种设计用于需要最小化功耗的计算和移动系统,例如智能手机和平板电脑等消费电子产品使用的闪存存储规范。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由于与当时eMMC标准速度差异不大,因此并未成功普及,直至2014年UFS2.0标准问世后,连续读取速度约达800MB/S,UFS至此逐渐成为Android旗舰都会采用的标准配置。

到了2018年UFS3.0问世,连续读取速度约为1700MB/s,逐渐赶超苹果NVMe。

2022年,UFS4.0发布,UFS 4.0标准是为了需要高性能和低功耗的移动设备而开发的,是一种高性能接口,将带来显著的带宽和数据保护改进。高速串行接口和优化协议可显著提高吞吐量和移动系统性能。UFS4.0利用M-PHY 5.0版规范和UniPro 2.0版规范,将UFS接口带宽加倍,支持高达4.2GB/s的读写流量,连续读写速度已经可以做到3400MB/s。

2023年发布的Android旗舰基本上都采用了UFS4.0这一规格的闪存。

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NVMe(NVMExpress)原先是用在MacBook上的SSD固态硬盘的闪存标准,具备高效率、低负载、低延时的特性。2015年,苹果首次在iPhone6S上使用NVMe闪存,当时的连续读取速度约为500MB/S。

由于早期Android手机大多使用的是eMMC5.1标准,因此在连续读取速度方面,iPhone一骑绝尘,这也是[iPhone用着不卡,一部手机可以用3-5年的最大原因。

另外能使用NVMe闪存,跟苹果A9芯片开始用PCIe接口有关,后续苹果家的WiFi、基带都使用PCIe接口。

直至UFS3.0问世后两者差距才逐渐缩小,这几年的苹果的NVMe也在升级,从iPhone6S以来将近翻了4倍。目前最新的iPhone14ProMax连续读写性能在1,500MB/S左右。所以在连续读写性能这块:UFS4.0>NVMe=UFS3.1>UFS2.1>eMMC5.1。

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不同的手机闪存规格,除了在文件读取和写入方面会产生速度差异外,其中UFS与NVMe采用的串行传输技术,可同时进行手机资料读取与写入操作,而eMMC采用的并行传输技术,必须分开执行读写操作。

因此当手机执行多任务操作时,eMMC的反应速度相比UFS与NVMe标准会慢上许多,这也是随着科技发展eMMC在手机的应用逐渐减少的原因。此外UFS与NVMe日常平均功耗也比起eMMC更低。

1、在打开游戏时,速度越快的闪存颗粒,也可以大大降低游戏的加载时间。

2、如今的手机像素的提高,包括一些AI识别,HDR计算,夜景处理等,拥有速度越快的闪存颗粒,也可以提供更顺畅的连拍体验,降低延迟。