Универсальное флеш-хранилище - Universal Flash Storage

Universal Flash Storage ( UFS ) - это спецификация флэш-памяти для цифровых фотоаппаратов , мобильных телефонов и бытовых электронных устройств. Он был разработан для обеспечения более высокой скорости передачи данных и повышения надежности хранения во флэш-памяти, при этом уменьшая путаницу на рынке и устраняя необходимость в различных адаптерах для разных типов карт. Стандарт охватывает как пакеты, постоянно прикрепленные к устройству (eUFS), так и съемные карты памяти UFS .

Обзор

UFS использует флеш-память NAND . Он может использовать несколько уложенных друг на друга кристаллов (интегральных схем) 3D TLC NAND со встроенным контроллером.

Предлагаемая спецификация флэш-памяти поддерживается такими производителями бытовой электроники, как Nokia , Sony Ericsson , Texas Instruments , STMicroelectronics , Samsung , Micron и SK Hynix . UFS позиционируется как замена eMMC и SD-картам . Электрический интерфейс для UFS использует M-PHY , разработанный MIPI Alliance , высокоскоростной последовательный интерфейс, ориентированный на 2,9 Гбит / с на полосу с возможностью увеличения до 5,8 Гбит / с на полосу. UFS реализует полнодуплексный последовательный интерфейс LVDS, который лучше масштабируется для более высокой пропускной способности, чем 8-полосный параллельный интерфейс eMMC. В отличие от eMMC, универсальное флеш-хранилище основано на архитектурной модели SCSI и поддерживает очередь команд с тегами SCSI . Стандарт разработан и доступен в JEDEC Solid State Technology Association .

Ядро Linux поддерживает UFS.

История

В 2010 году была основана ассоциация Universal Flash Storage Association (UFSA) как открытая торговая ассоциация для продвижения стандарта UFS.

В сентябре 2013 года JEDEC опубликовал JESD220B UFS 2.0 (обновление до стандарта UFS v1.1, опубликованное в июне 2012 года). JESD220B Universal Flash Storage v2.0 предлагает увеличенную пропускную способность канала для повышения производительности, расширение функций безопасности и дополнительные функции энергосбережения по сравнению с UFS v1.1.

30 января 2018 года JEDEC опубликовал версию 3.0 стандарта UFS с более высокой скоростью передачи данных 11,6 Гбит / с на полосу (1450 МБ / с) с использованием MIPI M-PHY v4.1 и UniProSM v1.8. На MWC 2018 компания Samsung представила встроенные решения UFS ( eUFS ) v3.0 и uMCP.

30 января 2020 года JEDEC опубликовал версию 3.1 стандарта UFS. UFS 3.1 представляет ускоритель записи, глубокий сон, уведомление о регулировании производительности и усилитель производительности хоста для более быстрых, энергоэффективных и дешевых решений UFS. Функция Host Performance Booster не является обязательной.

Известные устройства

В феврале 2013 года полупроводниковая компания Toshiba Memory (ныне Kioxia ) начала поставки образцов микросхемы флэш-памяти NAND емкостью 64 ГБ , первой микросхемы, поддерживающей новый на тот момент стандарт UFS.

В апреле 2015 года семейство Samsung Galaxy S6 стало первым телефоном, поставляемым с хранилищем eUFS, использующим стандарт UFS 2.0.

7 июля 2016 года Samsung анонсировала свои первые карты UFS с объемом памяти 32, 64, 128 и 256 ГБ. Карты были основаны на стандарте расширения карт UFS 1.0. Сообщается, что версия 256 ГБ обеспечивает скорость последовательного чтения до 530 МБ / с, скорость последовательной записи до 170 МБ / с и произвольную производительность 40 000 операций ввода-вывода в секунду при чтении и 35 000 операций ввода-вывода в секунду при записи. Однако, по всей видимости, они не были опубликованы.

17 ноября 2016 года Qualcomm анонсировала SoC Snapdragon 835 с поддержкой UFS 2.1. Snapdragon 835 также поддерживает SD-карту версии 3.0 и USB 3.1 Type-C.

14 мая 2019 года OnePlus представила OnePlus 7 и OnePlus 7 Pro, первые телефоны со встроенной eUFS 3.0 (Galaxy Fold, изначально планировавшийся как первый смартфон с поддержкой UFS 3.0, в конечном итоге был отложен после запуска OnePlus 7). .

Первые карты UFS начали публично продаваться в начале 2020 года. Согласно пресс-релизу Universal Flash Storage Association, Samsung планировала перевести свои продукты на карты UFS в течение 2020 года. В 2020 году было выпущено несколько потребительских устройств со слотами для карт UFS.

Сравнение версий

УФС

УФС 1.0 1.1 2.0 2.1 2.2 3.0 3.1
Введено 2011-02-24 2012-06-25 2013-09-18 2016-04-04 2020-08 2018-01-30 2020-01-30
Пропускная способность на полосу 300 МБ / с 600 МБ / с 1450 МБ / с
Максимум. количество полос 1 2
Максимум. общая пропускная способность 300 МБ / с 1200 МБ / с 2900 МБ / с
Версия M-PHY ? ? 3.0 ? 4.1
Версия UniPro ? ? 1.6 ? 1,8

Карта UFS

Карта UFS 1.0 1.1 2.0 3.0
Введено 2016-03-30 2018-01-30 2018-09-18 2020-12-08
Пропускная способность на полосу 600 МБ / с 1200 МБ / с
Максимум. количество полос 1 2
Максимум. общая пропускная способность 600 МБ / с 1200 МБ / с 2400 МБ / с
Версия M-PHY 3.0 ? 4.1
Версия UniPro 1.6 ? 1,8

Реализация

UFS 2.0 в Snapdragon 820 и 821. Kirin 950 и 955. Exynos 7420

UFS 2.1 в Snapdragon 712 (710 и 720G), 730G, 732G, 835 и 845. Kirin 960, 970 и 980. Exynos 9609, 9610, 9611, 9810 и 980.

UFS 3.0 в Snapdragon 855, Snapdragon 865, Exynos 9820/9825 и Kirin 990.

UFS 3.1 на Snapdragon 865, Snapdragon 870, Snapdragon 888 и Exynos 2100.

Дополнительные стандарты UFS

30 марта 2016 года JEDEC опубликовал версию 1.0 стандарта расширения карт UFS (JESD220-2), которая предлагает многие функции и большую часть тех же функций, что и существующий стандарт встроенных устройств UFS 2.0, но с дополнениями и модификациями для съемных карт. .

Также в марте 2016 года JEDEC опубликовал версию 1.1 UFS Unified Memory Extension (JESD220-1A), версию 2.1 стандарта UFS Host Controller Interface (UFSHCI) (JESD223C) и версию 1.1A стандарта UFSHCI Unified Memory Extension (JESD223). -1А).

30 января 2018 года стандарт UFS Card Extension был обновлен до версии 1.1 (JESD220-2A), а стандарт UFSHCI был обновлен до версии 3.0 (JESD223D), чтобы соответствовать UFS версии 3.0.

Жизненный цикл перезаписи

Жизненный цикл перезаписи диска UFS влияет на срок его службы. Существует ограничение на количество циклов записи / стирания, которое может принять блок флеш-памяти, прежде чем он выдаст ошибки или откажет вообще. Каждый цикл записи / стирания вызывает ухудшение оксидного слоя ячейки флэш-памяти. Надежность накопителя зависит от трех факторов: возраста накопителя, общего количества терабайт, записанных с течением времени, и количества операций записи на накопитель в день.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки