UFS手机存储宣称赶超SSD 它们真的做到了吗?

手机军备竞赛在这几年里狂飙猛进,小小的机身内已经塞入4K分辨率屏幕、6GB RAM等杀器。受低功耗和高集成度的制约,硬件规格提升的步子在放缓,不过以UFS为代表的手机存储却进入次世代,号称性能媲美SSD。它们,真的做到了吗?本期走(za)近(tan)科(che)学(dan)为你揭晓谜底。

同一起点:NAND+主控 IC

当你左手右手一个慢动作,拆下U盘和SSD时,会发现它们的内部构造是相似的。其中NAND即存储数据的MLC/TLC闪存颗粒,主控IC负责控制数据传输和闪存磨损平衡等。SSD速度更快的原因在于:①额外设置高速缓存,②多通道并行。——说人话就是缓冲车流、倍增车道,速度自然提升。

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手机存储同样需要NAND闪存和控制器,但由于手机内部空间太过宝贵,因此需要把两者封装在同一块芯片内。量产型128GB闪存的封装大小(Package Size)仅为13x11.5x1.2mm,掉地板不好捡。凭借这样的小身板,手机存储能够和SSD相提并论吗?

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可以的,UFS存储媲美SSD

手机eMMC闪存读写性能孱弱,拍马赶不上SSD,但UFS出现后情况变了。UFS打通任督二脉:①LVDS(低压差分信号)有专门串行接口,读写操作同时进行;②CQ(命令)队列动态调配任务,无需等待上一进程结束。——说人话就是随心挑选食物、边吃边拉(屏幕前的同学不在饭点吧)。

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UFS 2.0速度快到飞起,以手机厂商发布会的口吻说就是:“请大家镇定下,我们采用最新的UFS 2.0闪存,性能媲美SSD,数据读写速度相比友商的eMMC 5.0提升300%”。强悍如斯,UFS 2.0果真是独孤求败吗?

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并不是,苹果默默跑在前头

事实上,UFS 2.0遇上强劲的对手——苹果使用了从未见过的移动存储方案。先看一组跑分,256KB数据块顺序读取环节,iPhone 6s Plus飙到402.35MB/s,大幅抛离第二名Galaxy S7,领先幅度达到72%。

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256KB数据块顺序写入环节,iPhone 6s Plus同样赢得毫无悬念,163.20MB/s的写入速度是Galaxy S7上UFS 2.0闪存的2.65倍。这就有点欺负人了,骚年你知道这样默秒全很危险吗?

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4KB数据块随机写入环节,UFS 2.0阵营扳回一城,Galaxy S6/S6 edge小幅超过iPhone 6s Plus。不过iPhone相比其他采用UFS闪存的机器,仍保持性能优势。

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256KB数据块随机写入环节,iPhone 6s Plus终于跌出前五,相当于UFS 2.0中流偏上的水准,面对Galaxy S7存在较大劣势。

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iPhone 6s Plus连续读写能力遥遥领先,随机读写能力不弱于于其他采用UFS 2.0闪存的手机。这到底是怎样一种神奇的移动存储方案呢?

UFS向左,NVMe向右

回答上面一个问题前,需要先了解UFS是什么。与硬件无关,UFS不是主控IC或闪存类型,而是一种通用存储标准(Universal Flash Storage)。固态技术协会(JEDEC)制定UFS这一标准时,引入简化的SCSI接口协议,为了照顾通用性,在性能上有局限。

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而苹果是怎么做的呢?iPhone 6s Plus压根就没看上UFS 2.0标准,而是借鉴MacBook固态存储方案,非常前瞻性地引入NVMe协议,并支持TLC/SLC混合缓存加速。相比传统SCSI接口协议,NVMe具有高效率、低负载的特性,表现出更高性能和更低延迟。

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库克老板自信不用宣称“我们的内存是坠吼的”,也不必隐瞒“我们的内存是坠贵的”。不过花这么多钱为16GB起始容量买单,速度再快又怎么样,最后还不是默默加钱上64GB。技术和商业的权重都在,赚钱才是硬道理。

再次跃进:256GB让人看呆

SSD辣么大的体积多塞几枚NAND跟玩一样,并行速度噌噌噌往上涨,手机存储怎么办?单位面积里提高NAND容量,惯例使用更先进的制程,然而这会提高晶体管密度,反而降低可靠性和擦写次数。为解决此问题,V-NAND应运而生,核心思想是像盖楼一样通过3D堆叠,进行竖向上的扩张。

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三星在2月份宣布了其下一代的UFS 2.0嵌入式存储解决方案,使用V-NAND技术,存储容量从128GB提高到256GB。推测三星应该还增加了接口带宽,使得256GB UFS存储的连续读取、连续写入速度达到850MB/s、260MB/s,随机读/写入IOPS达到45000/40000。

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苹果放学别走。——三星

UFS遇上Micro SD卡

UFS作为通用闪存标准,应用范围有相当大的想象空间,比如移动存储卡。三星7月份推出基于JEDEC UFS 1.0标准的移动存储卡,容量包括256GB、128GB、64GB、32GB,性能表现出颠覆性的强悍。

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以256GB UFS存储卡为例,顺序读取、顺序写入速度达到530MB/s、170MB/s,性能是传统高端Micro SD卡的500%、200%;随机读/写IOPS为40000/35000 IOPS,分别是传统高端Micro SD卡的20倍、350倍。

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UFS移动存储卡采用全新的引脚设计,并不适用于现有设备,推广不过是时间问题。从高阶手机到千元手机,通过与或卡槽扩展存储的案例不在少数,大屏设备甚至实现像2×Nano SIM+1×Micro SD这样的三卡槽方案,如Galaxy A9 Pro。

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WTF,我居然被Micro SD卡赶上了。——SSD

小尾巴

与布局指纹识别、研发自主CPU一样,苹果为iPhone引入NVMe接口协议在技术上极具前瞻性。相比之下,UFS接口则是跳出封闭圈子,引领行业前进。对于很多消费者而言,手机早已脱离商品的范畴,具有复杂的含义。别老想着赚钱,科技所带来的对等人文关怀是什么?

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