幾種閃存技術：eMMC、UFS2.1、UFS3.0、SSD

它們的區別和作用

SSD 主要作用是取代 PC/服務器 上的 HDD 硬盤，它需要：

• 超大容量（百GB~TB級別）
• 極高的並行性以提高性能
• 對功耗，體積等要求並不敏感
• 兼容已有接口技術 （如SATA，PCI）

SSD發展歷程：https://blog.csdn.net/u012414189/article/details/85063550

而 eMMC 和 UFS主要是針對移動設備發明的，它們需要：

• 適當的容量、性能
• 對功耗 ，體積的要求極其敏感
• 僅需遵循一定的接口標準

eMMC的發展歷程

MMC，是一種閃存卡 (Flash Memory Card) 標準，它定義了MMC的架構以及訪問Flash Memory的接口和協議。而eMMC（embedded MultiMediaCard）則是對MMC的一個拓展，以滿足更高標準的性能、成本、體積、穩定、易用等的需求。

Flash分爲兩種規格：NOR Flash和NAND Flash，兩者均爲非易失性閃存模塊。
1988年，Intel首次發出NOR flash技術,徹底改變了原先由EPROM和EEPROM一統天下的局面。NOR類似於DRAM, 以存儲程序代碼爲主，可以讓微處理器直接讀取。因爲讀取速度較快，晶片容量較低，所以多應用在手機這樣的通訊產品中。
1989年，東芝公司發表NAND flash結構，強調降低每比特的成本,更高的性能，並且像磁盤一樣可以通過接口輕鬆升級。因爲NAND flash的晶片容量相對於NOR大，更像硬盤，寫入與清除資料的速度遠快於NOR，所以多應用在小型機以儲存資料爲主。

NAND Flash的存儲單元發展：從SLC, MLC到TLC，超越摩爾定律
TLC (Triple-Level Cell) , 即3bit/cell，速度慢，壽命短，價格便宜，約500次讀寫壽命。
MLC (Multi-Level Cell) , 即2bit/cell ,速度一般，壽命一般，價格一般，約3000-10000次讀寫壽命。
SLC (Single-Level Cell) , 即1bit/cell，讀寫速度快，壽命長，價格是MLC三倍以上，約10萬次讀寫壽命。

摩爾定律是由英特爾（Intel）創始人之一戈登·摩爾（Gordon Moore）提出來的。其內容爲：當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻兩倍以上。而NAND Flash行業的摩爾定律週期則只有12個月。

隨着納米制程工藝和存儲單元的發展，使得同樣大小的芯片有更高密度和更多的存儲單元，Flash得以在容量迅速增加的同時，還大幅降低了單位存儲容量的成本，嵌入式存儲eMMC即營運而生。

eMMC ( Embedded Multi Media Card) 採用統一的MMC標準接口， 把高密度NAND Flash以及MMC Controller封裝在一顆BGA芯片中。針對Flash的特性，產品內部已經包含了Flash管理技術，包括錯誤探測和糾正，flash平均擦寫，壞塊管理，掉電保護等技術。用戶無需擔心產品內部flash晶圓製程和工藝的變化，同時eMMC單顆芯片爲主板內部節省更多的空間。

從eMMC到UFS

eMMC的協議因爲多年未更新，並且eMMC的數據時序標準到達瓶頸，所以很難再有新的發展。而且並行8總線的eMMC因爲需要並行-串行轉換，速率很難提升上去。而連接簡單、高速率、串行方式的UFS變成新的趨勢。

UFS (Universal Flash Storage，通用閃存存儲)，UFS是一種高性能接口，設計用於需要最小化功耗的應用，包括智能手機和平板電腦等移動系統以及汽車應用，其高速串行接口和優化協議可顯着提高吞吐量和系統性能。

數據傳輸形式不同

• eMMC爲半雙工結構，同一時間下只能讀取或者寫入，但是UFS是全雙工結構，既可以讀取又可以寫入。
• UFS使用的是差分傳輸結構，而eMMC使用的是單線傳輸形式需要考慮噪聲容限等指標，且信號電平要高於UFS，因此速率受限不如UFS。

eMMC、UFS、SATA速率比較

eMMC與UFS相比，總線數量太多，但最終處理都是要變爲串行機器碼的，所以如果eMMC協議沒有革新，則遲早被UFS取代。況且因爲溫度導致的時序飄移等情況，在eMMC5.1版本下，爲了優化在HS400模式下這個問題，專門增加了strobe這個引腳來自適應時序對其，如果eMMC再升高傳輸模式，則就需要做出新的改變。

總線傳輸形式不同

雖然都是同步傳輸方式，即都需要時鐘信號作爲參考，但：

• eMMC使用8條數據總線做複用（地址和數據，發送和接收），外加命令線以及新增的STROBE線；需要的IO口很多，比較複雜
• UFS只需要兩組差分線，一條是時鐘線就可以了，並且是雙向數據發送接收，全雙工；IO口配置也比較簡單，就像USB3.0一樣
  
  
  

UFS2.1到UFS3.0

UFS常見的標準有UFS2.0、UFS2.1，加上最新的UFS3.0。3.0是在2018年初由固態技術協會（JEDEC）正式發佈的，採用了全新的HS-G4規範，一年多後，UFS3.0才大量上市。

• 全新HG-G4規範，帶寬翻倍，UFS3.0閃存的單通道帶寬提升到11.6Gbps，比之前G3標準的UFS2.1翻了一倍，考慮到UFS3.0支持雙通道讀寫，實際的帶寬爲11.6*2=23.2Gbps，換算過來就是2.9GB/s。
  
• 高密度的存儲器，UFS3.0採用了全新的NAND存儲器，降低功耗的同時還提升性能。
  UFS3.0接口帶寬高達2900MB/s
  相比UFS2.1的1450MB/s，性能翻倍
  UFS 3.0的接口電壓比UFS2.1更低
  給閃存顆粒供電的VCC電源從2.9V降到了2.5V
  給主控供電的VCCQ從1.8V降到了1.2V
  接口電壓的降低直接關係功耗和發熱
  UFS3.0每GB/s順序讀取功耗比UFS2.1降低了60%
  UFS3.0每GB/s順序寫入功耗比UFS2.1降低了48%
  

支持Write Turbo的UFS3.0

UFS3.0的性能瓶頸是寫入速度，Write Turbo依靠SLC動態加速，當Host往閃存寫入數據時候，首先將數據寫入速度更快的SLC，當用戶不再需要寫入數據時，UFS主控會將SLC的數據寫入速度較慢的TLC，類似於PC CPU緩存和內存間的關係。
2020年安卓高端旗艦手機標配：
驍龍865+LPDDR5+Write Turbo UFS3.0

參考鏈接：https://blog.csdn.net/LUOHUATINGYUSHENG/article/details/94624348
https://zhuanlan.zhihu.com/p/26551438