Universal Flash Storage 3.0: Технология смартфонов будущего

Быстрее! Еще быстрее! Встроенная память играет ключевую роль в любых устройствах, а пользователи компьютеров с ОС Windows знают это, как никто другой. В последние несколько лет начался лавинообразный переход традиционных накопителей данных в твердотельный формат. В смартфонах также произошли изменения, но владельцы зачастую не замечают этого, если не являются специалистами по «железу». Лишь эксперты отмечают, что производительность флеш-накопителей во многих смартфонах ниже, чем в современных компьютерах и ноутбуках.

Если говорить конкретнее, смартфонам, особенно бюджетным, не хватает высокой скорости SSD, которые работают по новейшему протоколу NVMe. Для хранения данных в телефоне приходится довольствоваться встроенной картой памяти eMMC, поэтому скорость передачи информации колеблется в диапазоне 200–400 Мбайт/с, что соответствует скорости недорогих SATA SSD.

Универсальное мобильное запоминающее устройство

Флеш-накопитель UFS ускоряет обмен данными на смартфонах до скоростей NVMe SSD и надолго решает проблему медленных еММС. В Galaxy S8 уже можно найти чип eUFS (на фото). Также UFS-чипы встраивают в карты памяти, что создает конкуренцию для microSD.

В начале 2018 года произошло разделение рынка смартфонов на три сегмента по принципу строения внутреннего хранилища.

eMMC: этот тип памяти очень распространен в начальной и средней ценовых категориях смартфонов, но на нисходящей ветке. Исторически eMMC опирается на ранее использовавшиеся мультимедиакарты. Собственно, название и расшифровывется как «встроенная мультимедийная карта памяти» (eMMC — embedded Multimedia Memory Card). Главный недостаток такого решения заключается в том, что контроллер таких карт совмещен с флеш-памятью, а это становится причиной полудуплексного обмена данными с большими задержками по сравнению с теми же SSD NVMe.

eUFC: eUFC является одним из вариантов встроенной памяти Universal Flash Storage и устанавливается в смартфоны среднего класса и премиального сегмента на платформе Android. В качестве примера можно привести модель Samsung Galaxy S8 с чипом eUFC 2.1 (сверху на второй странице).

NVMe: Apple идет своим путем в раз­работке iPhone и использует в своих смартфонах модифицированный контроллер NVMe из MacBook.

UFS в качестве внутреннего накопителя (eUFS)

Более медленный, но и более дешевый накопитель для мобильного телефона еMMC в течение ближайших нескольких лет будет заменен на eUFS. Действующий стандарт UFS 2.0 уже значительно быстрее, а eUFS 3.0 еще больше увеличит скоростной отрыв.

Сравнение скоростей между еMMC и eUFS проходит в пользу последнего. Только более дорогостоящее производство UFS еще позволяет сохранять нишу для дешевого накопителя еMMC.

Чипы eUFC стандарта 2.1 — это самые быстрые современные хранилища, которые могут быть установлены в смартфон. Однако в 2018 году грядут изменения, так как фирма JEDEC Solid State Technology Association завершает работу над новейшим стандартом UFS 3.0, который выведет смартфоны на совершенно иной уровень производительности. В частнос­ти, в рамках программы UFS 3.0 преследуется цель сделать смартфоны будущего такими же скоростными, как ПК с NVMe SSD.

Спецификация UFS 3.0 обеспечивает скорость обмена данными по двум линиям интерфейса на уровне до 2,4 Гбайт/с, что означает удвоение скоростей ны­нешнего UFS и является идеальным решением для параллельной обработки задач. Кроме того, в будущих версиях стандарта станет возможным увеличить количество линий и повысить пропускную способность.

Технология SSD в смартфонах

Для оптимизации скорости работы компания JEDEC ориентируется на технологии SSD: например, обмен данных между хостом UFS и флеш-памятью может быть дуплексным. Это делает возможным одновременное чтение и запись — eMMC не может похвастать подобным.

Процедура записи не занимает здесь много времени, а полная двусторонняя коммуникация осуществляется с помощью драйвера UFS, который взаимодействует с хост-контроллером. Контроллер, в свою очередь, сортирует поступающие задачи таким образом, чтобы все параллельные команды могли выполняться с установленной очередностью. На этом этапе происходит определение приоритетов: например, просматриваемое видео загружается быстрее, чем обновление в фоновом режиме.

UFS в качестве карты памяти (UFS Card)

Что касается карт памяти, то такие стандарты, как microSD, уже достигли своих пределов. UFS Card предлагает более высокую пропускную способность при чтении и записи, но особенно хорошо демонстрирует свои сильные стороны при случайных обращениях.

До сих пор карта UFS 1.0 не могла противостоять широко используемым картам microSD. Но согласно планам относительно UFS Card 2.0 преимущество в скорости еще больше возрастет.

Команды для последовательных соединений были адаптированы под UFS из протокола SCSI, а для смартфонов требуется дальнейшая настройка, иначе чипы памяти, использующиеся в SSD, уже бы устанавливали в телефоны.

Энергосбережение тоже является немаловажным фактором. Как при длительной работе, так и в режиме ожидания, UFS должен стать таким же быстрым, как eMMC, и как можно чаще переходить в режим ожидания для сохранения электроэнергии.

UFS обгоняет microSD

Сегодня встроенной памяти мобильных устройств не всегда хватает для тех или иных задач. Тогда их владельцы прибегают к установке microSD-карт, которые снискали популярность у пользователей за счет большой емкости и доступной стоимости. Однако тут вмешивается UFS и с 2016 года под именем UFS Card начинает составлять конкуренцию для microSD.

Новые карты памяти ощутимо быстрее: например, UFS 1.0 демонстрирует скорость 600 Мбайт/с, в сравнении со 100 Мбайт/с у карты microSD. В 2018 году ожидается выход версии UFS Card 2.0, которая увеличит скорость до 1,2 Гбайт/с. Samsung в этом деле первопроходец и уже имеет подобные карты в линейке своих продуктов. Нюанс в том, что для них пока нет совместимых карт-ридеров, и те производители, которые готовы установить подобные карты памяти в свои смартфоны, попросту не могут этого сделать.

Первые смартфоны с UFS 3.0 появятся в 2019 году

При разговоре о спецификации UFS вряд ли на ум приходит компания Phison. Однако этот тайваньский изготовитель контроллеров памяти идет впереди отрасли и задает тренд. Phison разработал первый прототип хранилищ UFS 3.0. Стандарт 3.0 был принят JEDEC только в 2018 году, а первые Android-смартфоны с UFS 3.0 от Phison появятся в 2019 году.

Читайте также:

• Тест и обзор Adata Gammix S11 480GB: M.2 SSD для геймеров
• SSD в цифрах: интересные факты о накопителях

Фото: компании-производители