ufs 固态硬盘_UFS究竟是什么?对于手机提升大不大,一文带你了解

相信很多小伙伴在2020年挑选5G新手机的时候都会看到“UFS 3.0”,那这个名称与USB很类似的配置究竟是什么呢?后面的数字是越大越好?还是越小越好?现在就来科普科普!

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首先UFS闪存的全称Universal Flash Storage,这是一种存储规范,由微电子行业标准发展的全球领导者——固态技术协会JEDEC权威发布。在手机中发挥的作用就如同固态硬盘在电脑中的作用,对性能的影响非常大。在4G时代末,小米华为OV等厂商使用的是UFS 2.1闪存。

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到了当下UFS 3.0就逐渐取代了UFS 2.1闪存,这也是因为3.0是5G手机的标配,这里有小伙伴又要问为什么了?我们先来看看数据对比,通过和UFS 2.1闪存的对比数据可以看到,UFS 3.0高速闪存的双通道设计可以最高达到23.2Gbps的传输带宽,而UFS 2.1闪存最高只有11.6Gbps,这意味着UFS 3.0高速闪存的传输带宽是UFS 2.1闪存的两倍。

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而因为5G网络最高理论速率可达20Gbps,也就是2.5GB/s左右,一部高清电影可在瞬间下载完成。这已经超过UFS 2.1的理论读写速度了,意味着以后制约下载速度的将不再是网速,而是存储。所以最新的UFS 3.0大带宽,显然与5G高网速更加匹配与契合,可以带给消费者更为高速的5G体验,而这些也是UFS 2.1没办法做到的。

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当然闪存性能在实际操作中的影响还表现在更多方面。比如安装超过GB大小的APP、录制生成4K视频、拍照连拍、相册中大量图片的预览图刷新,在这些应用环境下,只有更高速的闪存才能告别卡顿和延迟,缩短APP的安装和启动时间。

通过以上的描述,相信小伙伴们都已经知道UFS 3.0是什么东西了,不太严谨的说,我们在挑选手机的时候,UFS “XXX”后面的数值越大越好。

<think>嗯,我需要帮助用户理解3DUFS架构和技术含义。根据之前的对话历史,用户已经询问过UFS的架构,而我的回答详细解释了UFS的分层结构。现在用户的新查询是关于"3DUFS",结合引用资料来看,其中包含两个关键技术:3DNAND闪存和UFS接口规范。用户提供的站内引用中有几个关键点需要关联起来。引用[1]提到UFS的物理层基于M-PHY,这是高速串行接口的基础。引用[3]描述了文件系统的层次结构(超级块、inode等),但更相关的是引用[4]讨论的NAND闪存类型,特别是3D堆叠技术。引用[2]虽然关于NeRF渲染技术,但提到了"3D场景",不过这与存储技术无关,可以忽略。具体分析"3DUFS"的含义时,要明确这不是官方术语。用户可能混淆了:-3DNAND:闪存颗粒的立体堆叠工艺-UFS:主机与存储芯片间的通信协议标准两者的结合就是采用3DNAND闪存的UFS存储设备。技术上需要强调三层整合:物理层(3DNAND)+控制层(UFS控制器)+协议层(UNIPro/M-PHY)在回答中要区分两个技术点:1.3DNAND技术:通过垂直堆叠单元提高密度,比如层数演进(128层→232层)2.UFS协议优势:全双工、命令队列等特性提升接口效率同时要说明文件系统(如引用[3]的inode管理)如何与底层闪存协作用户可能存在的认知偏差是认为"3DUFS"是一个独立技术,实际需要澄清这是组合创新。在引用资料使用上:-引用[1]说明接口标准-引用[4]佐证3DNAND特性-文件系统部分引用[3]作类比辅助说明最后提出的问题要引导用户深入技术细节:NAND工艺层数演进对性能的影响(如I/O延迟),以及UFS版本升级的关键改进(如3.1引入的WriteBooster)</think> 以下是关于 **3D UFS** 的技术解析,综合其架构定义、核心技术及与存储技术的关系: --- ### 一、3D UFS 的定义 **3D UFS** 是通用闪存存储(**UFS**)与 **3D NAND 技术** 的结合体,即在 **UFS 协议架构** 中采用 **立体堆叠的 3D NAND 闪存颗粒** 作为物理存储介质。其核心目标是通过垂直堆叠存储单元,突破平面闪存的密度极限,同时利用 UFS 的高速接口协议提升性能。 --- ### 二、核心技术架构解析 #### 1. **物理存储层:3D NAND** - **结构特性**:将存储单元(如电荷陷阱晶体管)在垂直方向堆叠数十至数百层,显著提升存储密度(例如单颗粒可达 1Tb)。 *公式*:单位面积容量 $\propto$ 堆叠层数 × 单元密度 - **技术优势**: - 降低单位比特成本(**$/GB↓**) - 减少芯片面积(适用于移动设备紧凑空间)[^4] #### 2. **协议控制层:UFS 分层架构** UFS 协议栈分为三层协同工作: - **应用层**(UAP) 支持 **SCSI 命令集**(如读写指令),通过命令队列(**CMDQ**)实现多任务并行处理。 *示例命令*:`READ_10`(逻辑块地址读取) - **传输层**(UTP) 封装数据为 **UPIU(协议信息单元)**,实现主机与存储设备间的数据包传输。 - **互连层**(UIC) 基于 **M-PHY 物理层**(高速串行接口)和 **UniPro 协议层**(数据链路控制),提供全双工通信。 *宽公式*:$$ \text{理论速率} = \text{Lane数量} \times \text{M-PHY Gear速率} $$ (例如 UFS 3.1:2 Lane × 11.6 Gbps/Lane = **23.2 Gbps**)[^1] #### 3. **3D NAND 与 UFS 的协作** | **层级** | **功能** | **3D 技术影响** | |----------------|-----------------------------|------------------------------| | 闪存介质层 | 数据物理存储 | 3D 堆叠提升存储密度和可靠性 | | 闪存控制器 | 坏块管理、磨损均衡 | 适配 3D NAND 的寻址和纠错机制 | | UFS 协议层 | 高速数据传输与指令调度 | 充分发挥 3D NAND 的并行 I/O 能力 | --- ### 三、关键技术特征 1. **性能飞跃** - 顺序读写:UFS 3.1 + 3D NAND 可达 **2100 MB/s(读)**, **1200 MB/s(写)** - 随机访问:支持高并发 IOPS(如 100K+),显著降低延迟[^4] 2. **功耗优化** - M-PHY 支持 **多级休眠状态**(HS-G0~G3 / PWM-SLEEP) - 3D NAND 的 **电荷陷阱结构** 降低操作电压,减少动态功耗[^1] 3. **可靠性增强** - 3D NAND 的 **垂直通道结构** 减少电子干扰 - UFS 的 **端到端数据保护**(CRC 校验 + ECC 纠错) --- ### 四、应用场景 - **移动设备**:高端手机(如 5G 终端)、AR/VR 头显的存储系统 - **汽车电子**:车载信息娱乐(IVI)系统、ADAS 高精度地图存储 - **工业设备**:高可靠性嵌入式存储(工控机、医疗设备)[^1][^4] --- ### 五、与相关技术的区别 | **技术** | **核心差异** | |--------------|-----------------------------| | 2D NAND UFS | 平面闪存,密度受限,成本较高 | | eMMC | 半双工总线,无命令队列,宽 < 400 MB/s | | SATA SSD | 基于机械硬盘协议,延迟高,能效低 | ---
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