就好像新款PC的主硬碟已經全面過渡到SSD一樣,如今智慧手機的快閃記憶體也都經歷了一次較大的迭代,就是從eMMC快閃記憶體跨越到了UFS快閃記憶體。那麼,又有誰在影響UFS快閃記憶體的效能呢?
RAM和ROM的區別
直到現在還有不少朋友搞不清RAM和ROM的差異,本文我們就再做次小科普。RAM代表手機記憶體(又稱“運存”),就好像PC上的記憶體條,只是手機記憶體都是一顆單獨的晶片。ROM代表儲存空間(又稱“快閃記憶體”),類似PC上的硬碟,而手機上的ROM依舊是以一顆NAND快閃記憶體晶片的形態存在。
快閃記憶體標準
早期智慧手機都內建eMMC快閃記憶體,它是在NAND快閃記憶體晶片的基礎上,額外集成了主控制器,並將二者“打包”封裝封成一顆BGA晶片,從而減少了對PCB主機板的空間佔用。eMMC的最新標準為eMMC 5.1,常見於千元以內的入門級手機市場,讀取速度最高只有400MB/s左右。
UFS是eMMC的進階版,它是由多個快閃記憶體晶片、主控、快取組成的陣列式儲存模組。UFS彌補了eMMC僅支援半雙工執行(讀寫必須分開執行)的缺陷,可以實現全雙工執行,所以效能得以翻番。
UFS目前存在UFS2.0(讀取速度700MB/s)、UFS2.1(900MB/s)、UFS2.2(900MB/s)、UFS3.0(1700MB/s)和UFS3.1(1900MB/s)等標準,UFS2.x常見於中低端產品,UFS3.x則是高階手機的標配。
快閃記憶體通道
和記憶體一樣,UFS快閃記憶體也存在單通道和雙通道之別,兩者讀寫效能相差30%~50%之間。好訊息是,如今新款手機都已標配雙通道UFS,所以咱們只要簡單瞭解一下即可。
Write Turbo技術
Write Turbo是UFS3.0時期引入的一項虛擬技術,很多品牌主打的快閃記憶體增強技術大多是基於它最佳化而來。我們都知道,現在手機快閃記憶體都是TLC介質的NAND晶片,它的優勢是可以在每個儲存單元中儲存3bit,能以低成本實現更大的容量,但讀寫,特別是寫入速度遠不如SLC NAND。
所謂的Write Turbo,其實就是虛擬SLC技術。它會將部分TLC快閃記憶體容量虛擬成SLC,當手機在寫入資料時,系統會優先將其寫入到虛擬的SLC空間,由於後者每個儲存單元只需儲存1bit資料,所以寫入速度會有大幅提升(讀取速度也有明顯提升)。
但是,如果一次寫入的資料容量超過了虛擬SLC容量,讀寫速度便會驟降至TLC的水平上。
各大手機廠商會在虛擬SLC的容量和排程規則上存在差異,比如有些廠商會選擇全盤虛擬SLC的方式,隨著使用空間的逐漸增加,速度會逐漸下降。因此,都是內建UFS3.1+Write Turbo快閃記憶體的手機,它們之間的實際體驗可能也有高低之分。
最新量產的UFS2.2,本質上其實就是UFS2.1+Write Turbo,可以將持續寫入速度從250MB/s提升到500MB/s以上。
磁碟陣列儲存系統
除了使用Write Turbo虛擬SLC以外,黑鯊4 Pro和黑鯊4S系列還給我們帶來了一個全新的思路——磁碟陣列儲存系統。
簡單來說,這款手機除了內建快閃記憶體晶片以外,還額外添加了一顆來自群聯的SSD晶片,並將二者組成了Raid 0陣列,如此讓手機的讀寫速度都有著50%以上的提升。
RAMDISK磁碟加速器
黑鯊4 Pro和4S系列同時還主打一項名為RAMDISK磁碟加速器的功能。提起“RAMDISK”很多朋友應該非常熟悉,很早以前CFan曾多次報道過如何將電腦閒置記憶體使用虛擬成RAMDISK“記憶體盤”,儲存其中的程式執行飛快,但每次關機記憶體盤都會被清空,下次開機後還需重新載入程式。
電腦領域的RAMDISK記憶體虛擬硬碟軟體
黑鯊的RAMDISK磁碟加速器的原理和記憶體盤差不多,都是直接透過記憶體模擬快閃記憶體儲存空間,讓遊戲檔案直接在記憶體中完成讀寫,遊戲的啟動、載入和執行速度更是大幅提升。需要注意的是,該功能僅限標配12GB或16GB記憶體的高配版本,8GB記憶體版則不支援RAMDISK技術。
原因也很簡單,在當前的應用環境8GB記憶體都不嫌多,哪裡還有額外空間供你虛擬快閃記憶體?此外,同一時間僅有一款遊戲可以執行在基於RAMDISK技術的極速模式下,想切換其他遊戲時必須等待一定的時間讓極速模式掛載完成。
快閃記憶體記憶體合二為一
作為手機內部最佔用PCB主機板空間的“大戶”,記憶體(包括隱藏在其下面的SoC)和快閃記憶體的體型都不小,如果能將這顆儲存晶片也和處理器記憶體摞在一起,不就可以更加節省主機板空間了嗎?2020年底,美光釋出的uMCP5快閃記憶體技術就有望實現這個夢想。
簡單來說,uMCP5是全球首次透過MCP多晶片封裝的方式,在單顆晶片內就完整集成了自家的LPDDR5記憶體晶片、NAND快閃記憶體晶片以及UFS 3.1控制器,它採用TFBGA封裝格式,最大可選12GB+256GB容量。其中,該產品LPDDR5記憶體的部分支援6400Mbps的資料傳輸率,UFS3.1快閃記憶體部分的程式設計/擦寫迴圈次數可達到5000次。
總之,美光uMCP5的出現,可以進一步提升手機的儲存密度,節省內部空間、成本和功耗,而我們也期待這種“二合一”的儲存晶片可以早日在手機領域量產,並有機會用於筆記本等其他計算裝置領域。
小結
作為影響手機效能輸出的“鐵三角”,快閃記憶體和記憶體的重要性不次於處理器,因此每次它們的技術革新,都會帶來切實的實際體驗提升。希望大家今後在選購手機時,可以將目光多多投向這兩個領域的最佳化和升級上。