UFS/eMMC/LPDDR是什么？一文看懂智能手機的專業(yè)名詞

　　眾所周知，智能手機上的每一個部件都是獨一無二的，它們都能影響到手機的整體性能和用戶體驗！然而每到發(fā)布新款手機時，產(chǎn)品制造商都會拿出各種諸如UFS2.0、eMMC 5.1、LPDDR4等專業(yè)名詞來營造出一種“高大上”的感覺。那么這些名詞究竟是什么意思呢？小伙伴們一起去看看吧。

　　想要了解UFS2.0、eMMC 5.1、LPDDR4這些詞的意義和區(qū)別，首先需要了解的是手機內(nèi)存和閃存這兩個容易混淆的概念。

　　內(nèi)存

　　手機內(nèi)存（RAM，隨機存取存儲器）又稱作“隨機存儲器”，是與CPU直接交換數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲器，也叫主存（內(nèi)存）。它可以隨時讀寫，而且速度很快，通常作為操作系統(tǒng)或其他正在運行中的程序的臨時數(shù)據(jù)存儲媒介。這種存儲器在斷電時將丟失其存儲內(nèi)容，故主要用于存儲短時間使用的程序。說人話，就是我們常說的手機運行內(nèi)存。

　　在PC平臺，內(nèi)存經(jīng)歷了SIMM內(nèi)存、EDO DRAM內(nèi)存、SDRAM內(nèi)存、Rambus DRAM內(nèi)存、DDR內(nèi)存的發(fā)展，到如今普及到DDR4內(nèi)存，而手機上采用的LPDDR RAM是“低功耗雙倍數(shù)據(jù)速率內(nèi)存”的縮寫，與桌面平臺的DDR4內(nèi)存相比，面向移動平臺的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。

　　閃存

　　閃存（Flash Memory）是一種長壽命的非易失性（在斷電情況下仍能保持所存儲的數(shù)據(jù)信息）的存儲器，即使斷電也不會丟失數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)刪除不是以單個的字節(jié)為單位而是以固定的區(qū)塊為單位（NOR Flash為字節(jié)存儲。），區(qū)塊大小一般為256KB到20MB。通俗地說，它就相當于電腦中的硬盤，運行內(nèi)存在斷電后不會保留存儲的數(shù)據(jù)，而要長期保持數(shù)據(jù)不丟失還是需要將數(shù)據(jù)從內(nèi)存寫入到硬盤當中。對于電腦這樣的桌面設備，我們可以塞進去一塊硬盤，而對于手機這樣的移動設備，顯然就不現(xiàn)實了。

　　于是，1984年，東芝公司的發(fā)明人舛岡富士雄首先提出了快速閃存存儲器（此處簡稱閃存）的概念。特點是非易失性，其記錄速度也非�？�，同時體積小，因此后來被廣泛運用于數(shù)碼相機，掌上電腦，MP3、手機等小型數(shù)碼產(chǎn)品中。Intel是世界上第一個生產(chǎn)閃存并將其投放市場的公司，當時為NOR閃存，后來日立公司于1989年研制了NAND閃存，逐漸替代了NOR閃存。值得一提的是，如今廣泛用于PC上的SSD和手機的ROM，本質上是一家人，都是NAND閃存。

　　UFS和eMMC

　　通過上面的簡單介紹，大家已經(jīng)能夠理解內(nèi)存和閃存的區(qū)別。那么我們不妨先來看看閃存規(guī)格eMMC和UFS。其中，eMMC的全稱為“embedded Multi Media Card”，即嵌入式的多媒體存儲卡。是由MMC協(xié)會所訂立的、主要是針對手機或平板電腦等產(chǎn)品的內(nèi)嵌式存儲器標準規(guī)格。簡單說，就是在原有內(nèi)置存儲器的基礎上，加了一個控制芯片，再以統(tǒng)一的方式封裝，并預留一個標準接口，以便手機客戶拿來直接使用。2015年前所有主流的智能手機和平板電腦都采用這種存儲介質。

　　2011年電子設備工程聯(lián)合委員會（Joint Electron Device En gineering Council，簡稱JEDEC）發(fā)布了第一代通用閃存存儲（Universal Flash Storage，簡稱UFS）標準，即UFS 2.0的前身。不過第一代的UFS并不受歡迎，也沒有對eMMC標準產(chǎn)生明顯的影響。

　　到了2013年，JEDEC在當年9月發(fā)布了UFS 2.0的新一代閃存存儲標準，UFS 2.0閃存讀寫速度理論上可以達到1400MB/s，不僅比eMMC有更巨大的優(yōu)勢，而且它甚至能夠讓電腦上使用的SSD也相形見絀。于是后來逐漸在高端設備市場上取代eMMC，成為移動設備的主流標配。而實際上，UFS 2.0共有兩個版本，其中一個是HS-G2，也就是目前的UFS 2.0。然而，另個一個版本則為HS-G3，可以稱為UFS 2.1，其數(shù)據(jù)讀取速度將飆至1.5G/s，也就是UFS 2.0的兩倍。

　　那么UFS和eMMC有什么區(qū)別呢？區(qū)別在于，UFS 2.0的閃存規(guī)格則采用了新的標準，它使用的是串行接口，很像PATA、SATA的轉換。并且它支持全雙工運行，可同時讀寫操作，還支持指令隊列。相比之下，eMMC是半雙工，讀寫必須分開執(zhí)行，指令也是打包的，在速度上就已經(jīng)是略遜一籌了。而且UFS芯片不僅傳輸速度快，功耗也要比eMMC 5.0低一半，可以說是當下以及日后旗艦手機閃存的理想搭配。

　　DDR和LPDDR

　　DDR=Dual Data Rate雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器。嚴格的說DDR應該叫DDR SDRAM，人們習慣稱為DDR，其中，SDRAM是Synchronous Dynamic Random Access Memory的縮寫，即同步動態(tài)隨機存取存儲器。而DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫，是雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器的意思。SDRAM在一個時鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù)，它是在時鐘的上升期進行數(shù)據(jù)傳輸;而DDR內(nèi)存則是一個時鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù)，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)，因此稱為雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器。DDR內(nèi)存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。

DDR結構框架圖

　　而LPDDR是什么呢？它的全稱是Low Power Double Data Rate SDRAM，是DDR的一種，又稱為mDDR（Mobile DDR SDRAM），是美國JEDEC固態(tài)技術協(xié)會（JEDEC Solid State Technology Association）面向低功耗內(nèi)存而制定的通信標準，以低功耗和小體積著稱，專門用于移動式電子產(chǎn)品。

　　DDR內(nèi)存經(jīng)歷了從DDR到DDR2、DDR3以及DDR4時代，而DDR5的時代目前還沒有到來。從DDR、DDR2發(fā)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(nèi)存子系統(tǒng)，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(nèi)存容量最大可達到128GB，運行電壓正�？山档偷�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(nèi)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/輸出接口數(shù)據(jù)傳輸速度最高可達3200Mbps，電壓降到了1.1V。至于最新的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(jié)省額外的功耗，也就是更省電。