手機上 UFS/eMMC/LPDDR 究竟是什麼？科技美學帶你一文看懂

本文較長，閱讀需要8分鐘

一部手機由許多零部件組成，除了處理器、運行內存、圖形處理器等核心硬體會影響手機的性能之外，快閃記憶體也是一個影響性能和手機讀取速度的重要指標。

這幾天，社交網路對於UFS2.0、eMMC 5.1、LPDDR4這些名詞討論的很多，大部分網友還並不清楚這些名詞究竟是什麼意思、對手機又有哪些影響。今天，科技美學盡量用最通俗易懂的語言給大家科普一下。

在了解UFS2.0、eMMC 5.1、LPDDR4這些名詞之前，我們有必要搞清楚內存與快閃記憶體的區別。

1.內存

首先內存是計算機中重要的部件之一，它是與CPU進行溝通的橋樑。計算機中所有程序的運行都是在內存中進行的，因此內存的性能對計算機的影響非常大。而手機的RAM即我們常說的內存，是Random Access Memory的縮寫，即隨機存儲器，是與CPU直接交換數據的內部存儲器，也叫主存(內存)。在工作狀態時可以隨機讀寫數據，斷電以後會丟失數據。現在市場上主流的智能手機一般採用2G或者4G 的運行內存，當然也有些旗艦機型採用了6G 的運行內存。

在PC平台，內存經歷了SIMM、EDO DRAM、SDRAM、Rambus DRAM、DDR的發展，到如今普及到DDR4內存，而手機上採用的LPDDR RAM是「低功耗雙倍數據速率內存」的縮寫，與桌面平台的DDR4內存相比，面向移動平台的LPDDR4，其能夠在帶來等效的性能(速度)的同時，兼顧更少的能源消耗。

2.快閃記憶體

快閃記憶體（英語：flash memory），是一種電子式可清除程序化只讀存儲器的形式，允許在操作中被多次擦或寫的存儲器。這種科技主要用於一般性數據存儲，以及在電腦與其他數字產品間交換傳輸數據，如儲存卡與U盤。

快閃記憶體是舛岡富士雄在1984年於東芝公司工作時發明。當時，Intel看到了這項發明的巨大潛力，並於1988年推出第一款商業性的NOR Flash晶元。後來，東芝在1989年的國際固態電路研討會（ISSCC）上又發布了NAND Flash。

NAND Flash具有較快的抹寫時間，而且每個存儲單元的面積也較小，這讓NAND Flash相較於NOR Flash具有較高的存儲密度與較低的每比特成本。同時它的可抹除次數也高出NOR Flash十倍。值得一提的是，如今廣泛用於PC上的SSD和手機的ROM，本質上是一家人，都是NAND快閃記憶體。

3.eMMC

eMMC的全稱為「embedded Multi Media Card」，即嵌入式的多媒體存儲卡。，eMMC是在NAND 快閃記憶體晶元的基礎上，額外集成了主 控制器，並將二者「打包」封裝成 一顆BGA晶元，從而大幅降低多芯 片的空間佔用和布線難度問題，是 幫助移動設備瘦身的不二法門。

eMMC的速度取決於匯流排介面。目前， eMMC的匯流排介面主要以eMMC 4.4、eMMC4.5、eMMC 5.0（市場主流）、eMMC 5.1為主，它們的「理論帶寬」分別為 104MB/s、200MB/s、400MB/s和600MB/s， 看起來還不錯。

請注意，以上數據只是理論值，eMMC在 實際應用中的速度會大打折扣。以配備eMMC5.0的手機為例（如魅族MX5），它們實際測試的讀取速度僅有180MB/s左右。

受限於 8位并行介面和半雙工模式的先天缺陷，eMMC 速度繼續提升就顯得比較困難，成為了拖累移動設備整體體驗的瓶頸，如它影響了開機速度、APP啟 動速度、相機存儲速度。

除了速度難以繼續快速提升外，eMMC 由於標準制定較早，一些傳輸上的缺陷也逐漸暴露，比如eMMC依舊採用半雙工模式，不能同時讀寫數據，不支持多線程，不支持隊列最大存儲容量只有2TB 。

在實際應用中的影響就是，當我們將手機與PC連接，在拷貝照片 的同時將無法訪問手機存儲空間內的其他文件夾，也無法同時往手機里拷貝數據，只有等照片傳輸完畢后才能進行其他操作。

現在來看，eMMC雖然速度潛力殆盡，技術上也存在一定的問題，但是目前eMMC的性能表現還不算落伍，目前的eMMC 5.0 和eMMC 5.X 還是基本可以滿足用戶需求的市面上還有相當多的一部分手機繼續使用eMMC。但是，經過科技美學的統計發現，目前市面上的旗艦機型還繼續採用eMMC標準的手機已經屈指可數了，大部分都採用了速度更快的性能更好的 UFS 2.0甚至 UFS 2.1，比如華為的 Mate 9 128G高配版就採用了 UFS 2.1。

4.UFS

UFS 的全稱是Universal Flash Storage，也就是通用快閃記憶體存儲，這項標準首次出現時間是2011年2月，不過那個時候的UFS 1.1速度不算很快，只有300MB/s 。由於當時的eMMC 還在發展，在加上成本和兼容性問題，UFS 1.1 並沒有進行廣泛普及而最後銷聲匿跡了。

隨後，聯合電子設備工程協會 JEDEC 發布了全新的USF 2.0 標準，相比之前的標準，全新的USF 2.0 有兩個版本，其中UFS 2.0 HS-G2的理論帶寬為5.8Gbps，也就是大約740 MB/s，更快速的UFS 2.0 HS-G3的理論帶寬更是達到了11.6Gbps，也就是約1.5GB/s，這個速度甚至比部分 SSD 還要快，幾乎是目前最快的 eMMC 5.X的大約2.5倍之多。

如此高的速度能夠顯著提升系統運行時存取數據的速度，降低等待時間，提高工作效率，提升能耗比，甚至對移動設備的續航時間也有正面的效果，也完全可以輕鬆支持目前比較熱門的4K 視頻攝錄。此外，在人們使用高速的 USB 3.0 Type-C或者蘋果的 Lighting 介面傳輸數據時，瓶頸不再是存儲晶元，數據可以更快的被轉移到目標設備，大大節約了時間。

相比傳統的 eMMC ,UFS 2.0除了速度快之外，還有以下五個方面的顯著優勢。

首先，UFS 2.0的傳輸技術改為串列，這是最核心的改變之一。這個改變帶來的結果就是數據在傳輸過程中抗干擾能力特彆強，此外，串列速度還可以通過多條通道并行來提高速度。

此外，UFS 2.0在改用串列匯流排后，不再使用 eMMC的半雙工方式，而是改用了全雙工方式，收發數據可以同時進行。也就是說，當我們將手機與PC連接，在拷貝照片的同時也可以訪問手機存儲空間內的其他文件夾，也可以同時往手機里拷貝數據，而不用等照片傳輸完畢后才能進行其他操作。

第三，UFS 2.0的數據指令系統基於 SCSI 結構，而之前的 eMMC基於原生架構，顯然 SCCI 架構更為智能。

第四，UFS 2.0對存儲的支持也更好了。之前的 eMMC 採用32 bit 地址匯流排，最大能支持2TB 存儲空空間。而 UFS 2.0 在這一點上採用了比較靈活的處理方式，地址匯流排數量更多，因此最大容量能夠輕鬆超過2TB。此外，UFS 2.0還支持最多八個分區。

最後再來看看功耗。UFS 2.0相比 eMMC，雖然速度快樂很多、功能也複雜了很多，但是功耗表現上並沒有什麼明顯增加。不過需要注意的是，UFS 2.0 的速度快樂很多並且能夠支持大量的智能配置功能，因此在進行相同的任務時，UFS 2.0的完成速度要高很多，這意味著功耗會由於更高的效率而變相降低，整體耗能得以提升。

總結起來就是，UFS 無論在速度還是性能還是功耗上都比 eMMC要強很多，但是相對應的成本也會比 eMMC 更貴。

去年3月，JEDEC又發布了UFS 2.1。它是UFS 2.0的迭代版，對早期的版本進行了部分改進，進一步強化它的優勢。UFS 2.1的讀取性能超出UFS 2.0一倍，而寫入性能也要快了不少。

DDR/LPDDR

前面我們說到，在PC平台，內存經歷了SIMM、EDO DRAM、SDRAM、Rambus DRAM、DDR的發展。DDR 是內存發展到現在的一種類型，嚴格來講，DDR應該叫DDR SDRAM：雙倍數據率同步動態隨機存取存儲器（英語：Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory，簡稱DDR SDRAM，人們習慣稱為DDR）為具有雙倍數據傳輸率的SDRAM，其數據傳輸速度為系統時鐘頻率的兩倍，由於速度增加，其傳輸性能優於傳統的SDRAM。

DDR SDRAM 在系統時鐘的上升沿和下降沿都可以進行數據傳輸。

而LPDDR全稱是Low Power Double Data Rate SDRAM，是DDR的一種，又稱為mDDR（Mobile DDR SDRAM）,中文直譯是低功耗雙重數據比率，也就是實現低功耗指定的內存同其他設備的數據交換標準，以低功耗和小體積著稱，專門用於移動式電子產品。

DDR內存經歷了從DDR、DDR2發展到DDR3，頻率更高、電壓更低的同時延遲也在不斷變大，慢慢改變著內存子系統，而DDR4最重要的使命是提高頻率和帶寬，每個針腳都可以提供2Gbps(256MB/s)的帶寬，擁有高達4266MHz的頻率，內存容量最大可達到128GB，運行電壓正常可降低到1.2V、1.1V。

LPDDR的運行電壓（工作電壓）相比DDR的標準電壓要低，從第一代LPDDR到如今的LPDDR4，每一代LPDDR都使內部讀取大小和外部傳輸速度加倍。其中LPDDR4可提供32Gbps的帶寬，輸入/輸出介面數據傳輸速度最高可達3200Mbps，電壓降到了1.1V。至於最新的LPDDR4X，與LPDDR4相同，只是通過將I / O電壓降低到0.6 V而不是1.1 V來節省額外的功耗，也就是更省電。

總結起來就是，LPDDR4比LPDDR3帶寬更大、功耗更低、頻率更高，就目前來看，大部分旗艦機型採用了LPDDR4，當然也有例外。

*參考文獻

張智衍. 移動存儲大革命UFS技術全面看[J]. 微型計算機, 2015(18):103-106.

健聖. eMMC的接班人 UFS能為移動設備帶來什麼[J]. 電腦愛好者, 2016(9):104-106.

部分內容來源於IT之家。

電競成亞運會項目！打遊戲為國爭光就在2022年

筆記本升級：大內存、SSD固態硬碟 誰最能提升性能？

小米6還在繼續曝光，發布會馬上就要開始了

微軟找到了 筆記本續航短的原因！谷歌背鍋