eMMC與UFS閃存的使用體驗(yàn)真的一致嗎？

UFS閃存無(wú)論在結(jié)構(gòu)還是性能表現(xiàn)上均要領(lǐng)先于eMMC閃存，兩者之間的差距在UFS 2.0/2.1以及eMMC 5.0/5.1級(jí)別產(chǎn)品上有著更為明顯的體現(xiàn)。

最近華為P10手機(jī)混用UFS閃存和eMMC閃存的事情鬧得沸沸揚(yáng)揚(yáng)，雖然華為一再?gòu)?qiáng)調(diào)更換閃存對(duì)用戶在P10手機(jī)上的使用體驗(yàn)不會(huì)產(chǎn)生影響，但畢竟UFS閃存與eMMC閃存之間存在著巨大的性能差異，這個(gè)理由顯然無(wú)法說(shuō)服眾多憤怒的華為粉絲。

不過(guò)，對(duì)于UFS閃存和eMMC閃存之間究竟存在著什么不同，到底在哪些方面會(huì)影響用戶的使用體驗(yàn)？這些問(wèn)題恐怕不是每一個(gè)玩家都可以輕松答出，這次我們就順藤摸瓜，給大家理一理UFS閃存與eMMC閃存之間的那些事。

什么是eMMC和UFS閃存？

eMMC的全稱是embedded Multi Media Card，即“嵌入式多媒體存儲(chǔ)卡”，這是一種針對(duì)手機(jī)或平板電腦等產(chǎn)品的內(nèi)嵌式存儲(chǔ)器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。與我們常說(shuō)的NAND閃存相比，eMMC閃存并不是單純的存儲(chǔ)芯片，它是在前者的基礎(chǔ)額外集成主控芯片的產(chǎn)品，并對(duì)外提供自有標(biāo)準(zhǔn)接口，作用相當(dāng)于PC上的SSD固態(tài)硬盤(pán)，而且由于自身體積很小，因此很適合移動(dòng)設(shè)備使用。

UFS的全稱則是Universal Flash Storage，即“通用閃存存儲(chǔ)”，同樣是一種內(nèi)嵌式存儲(chǔ)器的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，同樣是整合有主控芯片的閃存，不過(guò)其使用的是PC平臺(tái)上常見(jiàn)的SCSI結(jié)構(gòu)模型并支持對(duì)應(yīng)的SCSI指令集 。

因此eMMC閃存與UFS閃存都是作為嵌入式存儲(chǔ)器使用，從作用上來(lái)說(shuō)并無(wú)明顯區(qū)別。只是兩者所用的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范不同，因此移動(dòng)設(shè)備無(wú)論是使用eMMC閃存還是UFS閃存，都必須支持相應(yīng)的eMMC規(guī)范或者是UFS規(guī)范。

eMMC閃存與UFS閃存的主要區(qū)別

雖然說(shuō)eMMC閃存和UFS閃存在外觀和作用上都沒(méi)明顯區(qū)別，但是實(shí)際上兩者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻有著本質(zhì)上的差異。eMMC閃存基于并行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)打造，其內(nèi)部存儲(chǔ)單元與主控之間擁有8個(gè)數(shù)據(jù)通道，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)8個(gè)通道同步工作，工作模式為半雙工，也就是說(shuō)每個(gè)通道都可以進(jìn)行讀寫(xiě)傳輸，但同一時(shí)刻只能執(zhí)行讀或者寫(xiě)的操作，與PC上已經(jīng)淘汰的IDE接口硬盤(pán)很是相似。

而UFS閃存則是基于串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)打造，其內(nèi)部存儲(chǔ)單元與主控之間雖然只有兩個(gè)數(shù)據(jù)通道，但由于采用串行數(shù)據(jù)傳輸，其實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸時(shí)速度遠(yuǎn)超基于并行技術(shù)的eMMC閃存。此外，UFS閃存支持的是全雙工模式，所有數(shù)據(jù)通道均可以同時(shí)執(zhí)行讀寫(xiě)操作，在數(shù)據(jù)讀寫(xiě)的響應(yīng)速度上也要凌駕于eMMC閃存。

因此，現(xiàn)在有不少人將UFS閃存比作PC上的SATA接口硬盤(pán)，但我們認(rèn)為這個(gè)并不準(zhǔn)確，因?yàn)镾ATA硬盤(pán)雖然用的是串行技術(shù)，但是其本質(zhì)上使用的是ATA規(guī)范，僅支持半雙工模式。實(shí)際上UFS閃存采用的是SCSI結(jié)構(gòu)模型并支持對(duì)應(yīng)的SCSI指令集，因此其應(yīng)該相當(dāng)于服務(wù)器平臺(tái)上常見(jiàn)的SAS硬盤(pán)而不是普通的SATA硬盤(pán)。

正因?yàn)閑MMC閃存與UFS閃存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上存在著本質(zhì)上的區(qū)別，這讓兩者的理論帶寬產(chǎn)生了極大的差異。近年來(lái)比較常見(jiàn)的eMMC閃存多應(yīng)用eMMC 4.x或者5.x規(guī)范，其中eMMC 4.5常見(jiàn)于低端設(shè)備，理論帶寬為200MB/s，現(xiàn)在已經(jīng)基本淘汰；而eMMC 5.0/5.1標(biāo)準(zhǔn)在目前來(lái)說(shuō)仍算主流，理論帶寬分別為400MB/s和600MB/s，從數(shù)字上看并不算低。

然而與UFS閃存相比，eMMC閃存的這點(diǎn)理論帶寬就不夠看了。UFS閃存的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)是在2011年2月份首次亮相，當(dāng)時(shí)的UFS 1.1標(biāo)準(zhǔn)其已經(jīng)可以提供相當(dāng)于300MB/s的理論帶寬，而eMMC閃存要到2012年的eMMC 4.5標(biāo)準(zhǔn)時(shí)才可以提供200MB/s的理論速率。只是由于當(dāng)時(shí)的應(yīng)用環(huán)境以及產(chǎn)品成本等因素的限制，USF 1.1標(biāo)準(zhǔn)未能得到大規(guī)模的推廣。

直到2014年UFS 2.0規(guī)范出爐后，eMMC閃存才被徹底碾壓。UFS 2.0規(guī)范分為兩部分，第一部分是UFS HS-G2規(guī)范，也就是我們常說(shuō)的UFS 2.0，其單通道單向的理論帶寬就可以達(dá)到1.45Gbps的水平，雙通道雙向的理論帶寬就是5.8Gbps；而第二部分的UFS HS-G3標(biāo)準(zhǔn)，也就是我們常說(shuō)的UFS 2.1，其理論帶寬更是UFS 2.0的翻倍，達(dá)到11.6Gbps，此時(shí)，eMMC閃存徹底望塵莫及了。

當(dāng)然，以上介紹的只是理論帶寬，在實(shí)際產(chǎn)品中我們很難看到有可以把理論帶寬全部用盡的產(chǎn)品，不過(guò)一般來(lái)說(shuō)基于UFS 2.0規(guī)范的存儲(chǔ)設(shè)備在性能上多少是要領(lǐng)先于eMMC規(guī)范的產(chǎn)品。以三星提供的數(shù)據(jù)顯示，UFS 2.0閃存的連續(xù)讀寫(xiě)速度為350MB/s和150MB/s，而eMMC 5.1閃存的連續(xù)讀寫(xiě)速度則為250MB/s和125MB/s，比起UFS2.0閃存確實(shí)要遜色一些。

不過(guò)，與連續(xù)讀寫(xiě)速度相比，UFS閃存在隨機(jī)讀寫(xiě)上的領(lǐng)先幅度要更大一些，特別是隨機(jī)讀取方面。同樣是三星提供的數(shù)據(jù)，UFS 2.0閃存的隨機(jī)讀取性能可以輕松達(dá)到19000 IOPS的水平，而eMMC 5.1閃存只能達(dá)到11000 IOPS，前者的領(lǐng)先幅度超過(guò)了70%。

UFS閃存與eMMC閃存性能差異實(shí)測(cè)

由于UFS閃存和eMMC閃存都是嵌入式存儲(chǔ)芯片，我們無(wú)法在同一測(cè)試平臺(tái)上查看他們的差異，不過(guò)我們還是可以通過(guò)配置相近的手機(jī)來(lái)得到一個(gè)大致的參考數(shù)據(jù)。這次參與對(duì)比的兩臺(tái)手機(jī)是我們?cè)u(píng)測(cè)室中同事的自用產(chǎn)品，其中一臺(tái)是一加手機(jī)3，另一臺(tái)則是聯(lián)想ZUK Z2，兩者均基于驍龍820處理器打造且均為64GB內(nèi)置存儲(chǔ)，其中一加手機(jī)3擁有6GB內(nèi)存，使用UFS 2.0閃存和基于Android7.1.1的氫OS系統(tǒng)；ZUK Z2擁有4GB內(nèi)存，使用eMMC 5.1閃存以及基于Andoird 7.0的ZUI系統(tǒng)。

測(cè)試軟件使用的是AndroBench 5.0.1，全部設(shè)置為默認(rèn)，測(cè)試時(shí)兩臺(tái)手機(jī)均為日常使用狀態(tài)，其中一加手機(jī)3的內(nèi)置存儲(chǔ)尚有約30GB的可用空間，而ZUK Z2則有接近47GB的內(nèi)置存儲(chǔ)可用空間。

但即便在這樣的情況下，一加手機(jī)3跑出來(lái)的存儲(chǔ)成績(jī)?nèi)匀淮蠓阮I(lǐng)先于ZUK Z2，前者的連續(xù)讀寫(xiě)速度為422MB/s和145MB/s，而后者僅有217MB/s和45MB/s，隨機(jī)讀寫(xiě)前者為78MB/s和15MB/s，而后者只有18MB/s和5MB/s，無(wú)論在哪一方面都被前者壓制。

雖然說(shuō)這是兩款不同手機(jī)跑出來(lái)的成績(jī)，但考慮到兩者在配置上還是比較接近的，因此我們認(rèn)為，作為UFS 2.0閃存與eMMC 5.1閃存之間的性能比較，這個(gè)測(cè)試結(jié)果還是有參考價(jià)值的。從測(cè)試結(jié)果不難看出，UFS 2.0閃存有著凌駕于eMMC 5.1閃存的性能，在這個(gè)手機(jī)性能需求越來(lái)越高的年代，UFS閃存確實(shí)比eMMC閃存更適合用在高端手機(jī)產(chǎn)品上。

此外，從這個(gè)測(cè)試結(jié)果中我們也可以看到，目前UFS閃存尚未完全發(fā)揮其理論帶寬上的優(yōu)勢(shì)，這也就意味著UFS閃存依然有很大的發(fā)展?jié)摿Γ磥?lái)還可以進(jìn)一步拉開(kāi)其與eMMC閃存之間的差距，徹底拋離eMMC閃存。eMMC閃存雖然在性能上依然可以滿足目前的使用需求，但是從結(jié)構(gòu)上來(lái)說(shuō)已經(jīng)“夕陽(yáng)西下”，潛力已經(jīng)被挖掘得差不多了。

UFS閃存與eMMC閃存只有讀寫(xiě)性能上的差異嗎？

得益于全雙工模式、串行數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及SCSI指令集的支持，UFS閃存不僅在讀寫(xiě)性能上高于同時(shí)期的eMMC閃存，它還擁有著更多領(lǐng)先于對(duì)手的優(yōu)點(diǎn)。首先，eMMC采用的是32位地址總線，這意味著其最大只能支持2TB存儲(chǔ)空間管理，而UFS閃存在這方面則可以靈活調(diào)配，地址總線可以超過(guò)32位，因此其最大管理容量能夠輕松超過(guò)2TB，當(dāng)然就目前市場(chǎng)上的現(xiàn)有產(chǎn)品，兩者的這個(gè)區(qū)別暫時(shí)未能得到體現(xiàn)，畢竟目前需要用到eMMC閃存或者UFS閃存的移動(dòng)設(shè)備，內(nèi)置容量也就剛剛達(dá)到256GB的水平。

除了可管理容量上限的不同外，兩種閃存的區(qū)別還在于：目前的UFS 2.0閃存可以支持管理最多8個(gè)分區(qū)，而eMMC閃存則為4個(gè)分區(qū)；同時(shí)UFS 2.0閃存還支持?jǐn)?shù)據(jù)隊(duì)列、多線程、分區(qū)引導(dǎo)等功能，而eMMC在這方面則是基本空白，這也進(jìn)一步地限制了eMMC閃存的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

當(dāng)然，eMMC閃存也不是一無(wú)是處，UFS閃存相比eMMC閃存的主要劣勢(shì)是在功耗上，以理論上的滿載功耗而言，UFS閃存是要高于eMMC閃存的。但是由于UFS閃存性能更強(qiáng)的原因，往往在處理同一件事情的時(shí)候，UFS閃存滿載運(yùn)行的時(shí)間要比eMMC閃存更短，因此反應(yīng)在實(shí)際功耗上，兩者其實(shí)旗鼓相當(dāng)，并無(wú)明顯區(qū)別。

現(xiàn)在有哪些廠商可以生產(chǎn)UFS2.1閃存？

手機(jī)市場(chǎng)目前的主流是eMMC 5.1閃存與UFS 2.0閃存，前者多在主流級(jí)機(jī)型上使用，而后者則常見(jiàn)于高端機(jī)型，其中部分旗艦產(chǎn)品已經(jīng)用上了性能更強(qiáng)的UFS 2.1閃存。不過(guò)，現(xiàn)在能夠生產(chǎn)UFS 2.1閃存的廠商并不多，其中已經(jīng)宣布量產(chǎn)并推向市場(chǎng)的主要是三星、東芝以及SK海力士三家，美光的UFS 2.1閃存產(chǎn)品也已經(jīng)進(jìn)入量產(chǎn)階段，不過(guò)目前仍未公布具體的信息。

首先，三星目前已經(jīng)有三款UFS 2.1閃存正在量產(chǎn)中，對(duì)應(yīng)容量分別為256GB、128GB與64GB，采用FBGA封裝，主要面向智能手機(jī)、平板電腦以及智能電視等產(chǎn)品，不過(guò)閃存的具體性能數(shù)據(jù)沒(méi)有提及。值得一提的是，目前三星是唯一量產(chǎn)且銷售256GB容量UFS 2.1閃存的廠商，在這方面要略微領(lǐng)先于其他廠商。

東芝方面則同樣有三款UFS 2.1閃存正在量產(chǎn)中，對(duì)應(yīng)容量為32GB、64GB和128GB，采用FBGA封裝，最大數(shù)據(jù)傳輸速度為1166MB/s，也是面向智能設(shè)備領(lǐng)域推出。

SK海力士的UFS 2.1閃存共計(jì)有三款型號(hào)，對(duì)應(yīng)32GB、64GB與128GB容量，同樣是采用FBGA封裝，具體性能數(shù)據(jù)沒(méi)有提及。

UFS閃存在結(jié)構(gòu)與性能上均領(lǐng)先于eMMC閃存

從上面的數(shù)據(jù)我們可以看出，UFS閃存無(wú)論在結(jié)構(gòu)還是性能表現(xiàn)上均要領(lǐng)先于eMMC閃存，兩者之間的差距在UFS 2.0/2.1以及eMMC 5.0/5.1級(jí)別產(chǎn)品上有著更為明顯的體現(xiàn)。

隨著移動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)性能的提升，以及用戶在移動(dòng)設(shè)備上的多任務(wù)執(zhí)行等需求的增加，手機(jī)閃存性能的提升已經(jīng)迫在眉睫。從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)說(shuō)，有著更進(jìn)一步發(fā)展?jié)摿Φ腢FS閃存顯然比eMMC閃存更加適合移動(dòng)設(shè)備，也更加符合移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展進(jìn)程。

當(dāng)然我們并不是說(shuō)eMMC閃存必須馬上淘汰，畢竟在目前的使用環(huán)境來(lái)說(shuō)，eMMC閃存還是可以滿足正常使用需求的。只是現(xiàn)在eMMC閃存的潛力幾乎是挖掘殆盡，很容易就會(huì)在使用體驗(yàn)特別是一些相對(duì)極端的使用環(huán)境下形成瓶頸，這也是為什么eMMC閃存多數(shù)會(huì)用在“夠用就好”的主流級(jí)產(chǎn)品上，而講究極致體驗(yàn)的高端旗艦型產(chǎn)品多數(shù)會(huì)采用UFS閃存的原因。