UFS和EMMC的區別--原理學習

UFS PK EMMC

UFS作為目前安卓智能手機最先進的非易失存儲器(NVM)已經廣泛應用在很多手機OEM的旗艦機型上,並會逐漸取代eMMC的地位。它不僅給智能手機帶來更高的讀寫速度更可靠的穩定性,同時M-PHY, UniPro和對SCSI命令集的支持,也大大簡化了設計的複雜度,從而縮短了手機上市的時間。

UFS不僅具有SSD同級別的讀寫速度、異步IO接口和可靠的SCSI架構,同時還具有eMMC的低功耗的特點。

UFS和EMMC的區別--原理學習

讀者可以通過下面這個表格來理解UFS對比eMMC和SATA3的到底有哪些優勢。其中需要強調的是雖然eMMC5.1已經支持Command Queue,但是由於eMMC硬件接口的侷限性,無論是全雙工還是併發性方面上,都無法和UFS2.0媲美,筆者會在後面的文章裡詳細介紹。

UFS和EMMC的區別--原理學習

到此為止,上面都是UFS自己吹的,那麼我們就來看看所謂的UFS到底有多快,看下圖。

UFS和EMMC的區別--原理學習

目前市場上主流的UFS2.0,單lane能夠支持到最高600MB/S,如果是雙lane設計那麼可以跑到1200MB/S,對比eMMC HS400模式只能跑到400MB/S(這還是eMMC可以支持的最大理論值)確實有了顯著的提高。後續更高級的UFS3.0版本還會跑到更快的雙通道2400MB/S。讓筆者覺得驚訝的是,如果按照M-PHY的標準,UFS完全可以支持到4個Lane,那豈不是會跑到4800MB/S,copy個電影只需要半秒鐘,哈哈。

但實際情況,UFS也不會每時每刻都玩命跑的,總得讓人歇歇不是,所以UFS在實際運行過程中速度是變化的(話說變速跑更TM累,有一次變速跑累成狗,心裡那叫一個萬馬奔騰,後來被國足女將口頭鼓勵了一下,心氣兒才平復許多)。至於速度是多少,大家看下圖就一目瞭然了,需要稍微解釋的是PWM就是脈寬調製,HS-G3就是High Speed Gear 3的意思。

UFS和EMMC的區別--原理學習

UFS這麼英明神武,為啥eMMC就不行泥??

因為eMMC是並口,一是快速並行接口同步就是一個瓶頸了,再就是即便同步問題解決了,信號之間的串擾也是無法避免的。

UFS和EMMC的區別--原理學習

但是我們的UFS就不一樣了,他是異步串行接口,而且人家還是差分的。所以在同步和干擾不是問題的前提下,UFS可以儘量提高自己的時鐘頻率,而且UFS是全雙工的(eMMC只是半雙工的),再加上UFS2.0的Command Queue的feature跑到如此高的速度也就在情理之中了。

UFS和EMMC的區別--原理學習

最後來看一下eMMC和UFS的模塊示意圖。

UFS需要三路(三鹿(⊙﹏⊙)b)電源,VCC,VCCQ和VCCQ2。 VCC是3.3V和1.8V供電的(如果是1.8V的電壓供電需要接charge pump電路)負責給NAND Array供電,VCCQ是core電壓1.2V,VCCQ2是IO電壓1.8V。

UFS和EMMC的區別--原理學習

再看eMMC,只有兩路電VCC和VCCQ。VCC 3.3V同樣給NAND Array供電,剩下的core電壓,IO電壓都是由VCCQ供的(VCC是1.8或者3.3V)。

UFS和EMMC的區別--原理學習

如果我們細心對比,eMMC的core電壓最低1.8V,UFS的core電壓只有1.2V,從這個角度來說UFS是比eMMC還要省電的。

到此,筆者本著文章短小精悍的原則,就先到說這裡了。後續筆者會借UFS這塊磚給大夥兒引出MIPI這塊玉,介紹一下M-PHY和UniPro的知識,因為了解M-PHY和UniPro不光能打開UFS這扇門,而且對理解LCD,Camera和BaseBand的LLI模塊都是一塊很好的敲門磚。


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