【技术】解析UFS和eMMC的区别

时间： 2021-10-26 来源：SLKOR

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本文SLKOR将解析UFS和eMMC的区别，供工程师参考。

1、读取速度不同

UFS 2.0的速度是eMMC 5.1的三倍，而UFS 2.1的持续写入速度并没有对UFS 2.0造成碾压，但依旧很高，达到了180MB/s。

目前市场上主流的UFS2.0，单lane能够支持到最高600MB/S，如果是双lane设计那么可以跑到1200MB/S，对比eMMC HS400模式只能跑到400MB/S(这还是eMMC可以支持的最大理论值)确实有了显著的提高。后续更高级的UFS3.0版本还会跑到更快的双通道2400MB/S。

2、串行接口不同

eMMC是并口，一是快速并行接口同步就是一个瓶颈了，再就是即便同步问题解决了，信号之间的串扰也是无法避免的。

UFS就不一样了，他是异步串行接口，而且人家还是差分的。所以在同步和干扰不是问题的前提下，UFS可以尽量提高自己的时钟频率，而且UFS是全双工的（eMMC只是半双工的），再加上UFS2.0的Command Queue的feature跑到如此高的速度也就在情理之中了。

3、内部结构不同

eMMC闪存与UFS闪存在内部结构上存在着本质上的区别，这让两者的理论带宽产生了极大的差异。近年来比较常见的eMMC闪存多应用eMMC 4.x或者5.x规范。

其中eMMC 4.5常见于低端设备，理论带宽为200MB/s，现在已经基本淘汰；而eMMC 5.0/5.1标准在目前来说仍算主流，理论带宽分别为400MB/s和600MB/s，从数字上看并不算低。

正文

UFS作为目前安卓智能手机最先进的非易失存储器（NVM）已经广泛应用在很多手机OEM的旗舰机型上，并会逐渐取代eMMC的地位。它不仅给智能手机带来更高的读写速度更可靠的稳定性，同时M-PHY， UniPro和对SCSI命令集的支持，也大大简化了设计的复杂度，从而缩短了手机上市的时间。

UFS不仅具有SSD同级别的读写速度、异步IO接口和可靠的SCSI架构，同时还具有eMMC的低功耗的特点。

读者可以通过下面这个表格来理解UFS对比eMMC和SATA3的到底有哪些优势。其中需要强调的是虽然eMMC5.1已经支持Command Queue，但是由于eMMC硬件接口的局限性，无论是全双工还是并发性方面上，都无法和UFS2.0媲美。

到此为止，上面都是UFS自己吹的，那么我们就来看看所谓的UFS到底有多快，看下图。

目前市场上主流的UFS2.0，单lane能够支持到最高600MB/S，如果是双lane设计那么可以跑到1200MB/S，对比eMMC HS400模式只能跑到400MB/S(这还是eMMC可以支持的最大理论值)确实有了显著的提高。后续更高级的UFS3.0版本还会跑到更快的双通道2400MB/S。让笔者觉得惊讶的是，如果按照M-PHY的标准，UFS完全可以支持到4个Lane，那岂不是会跑到4800MB/S，copy个电影只需要半秒钟。

但实际情况，UFS也不会每时每刻都玩命跑的，所以UFS在实际运行过程中速度是变化的。至于速度是多少，大家看下图就一目了然了，需要稍微解释的是PWM就是脉宽调制，HS-G3就是High Speed Gear 3的意思。

UFS这么快，为啥eMMC就不行泥？？

因为eMMC是并口，一是快速并行接口同步就是一个瓶颈了，再就是即便同步问题解决了，信号之间的串扰也是无法避免的。

但是我们的UFS就不一样了，他是异步串行接口，而且人家还是差分的。所以在同步和干扰不是问题的前提下，UFS可以尽量提高自己的时钟频率，而且UFS是全双工的（eMMC只是半双工的），再加上UFS2.0的Command Queue的feature跑到如此高的速度也就在情理之中了。

最后来看一下eMMC和UFS的模块示意图。

UFS需要三路电源，VCC，VCCQ和VCCQ2。VCC是3.3V和1.8V供电的（如果是1.8V的电压供电需要接charge pump电路）负责给NAND Array供电，VCCQ是core电压1.2V，VCCQ2是IO电压1.8V。

再看eMMC，只有两路电VCC和VCCQ。VCC 3.3V同样给NAND Array供电，剩下的core电压，IO电压都是由VCCQ供的（VCC是1.8或者3.3V）。

如果我们细心对比，eMMC的core电压最低1.8V，UFS的core电压只有1.2V，从这个角度来说UFS是比eMMC还要省电的。

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全部评论（1）

yyp Lv4. 资深工程师 2021-11-24

挺好的

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