UFS/eMMC/LPDDR主要技术介绍和区别一览

    对于智能手机而言，任何一个部件都有可能影响到手机的整体性能和体验，处理器、内存、闪存、屏幕等等。不过对于以下刚入门的新手用户而言，当和其他网友们热烈讨论UFS2.0、eMMC 5.1、LPDDR4这些名词时，或许会一头雾水：这些究竟是什么？别冷场，IT之家小编在这里不妨为大家科普一番。

    想要了解UFS2.0、eMMC 5.1、LPDDR4这些词的意义和区别，首先需要了解的是手机内存和闪存这两个容易混淆的概念。

内存

    手机内存（RAM，随机存取存储器）又称作“随机存储器”，是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存(内存)。它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。这种存储器在断电时将丢失其存储内容，故主要用于存储短时间使用的程序。说人话，就是我们常说的手机运行内存。

在PC平台，内存经历了SIMM内存、EDO DRAM内存、SDRAM内存、Rambus DRAM内存、DDR内存的发展，到如今普及到DDR4内存，而手机上采用的LPDDR RAM是“低功耗双倍数据速率内存”的缩写，与桌面平台的DDR4内存相比，面向移动平台的LPDDR4，其能够在带来等效的性能(速度)的同时，兼顾更少的能源消耗。

闪存

    闪存（Flash Memory）是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍能保持所存储的数据信息）的存储器，即使断电也不会丢失数据，数据删除不是以单个的字节为单位而是以固定的区块为单位（NOR Flash为字节存储。），区块大小一般为256KB到20MB。通俗地说，它就相当于电脑中的硬盘，运行内存在断电后不会保留存储的数据，而要长期保持数据不丢失还是需要将数据从内存写入到硬盘当中。对于电脑这样的桌面设备，我们可以塞进去一块硬盘，而对于手机这样的移动设备，显然就不现实了。

    于是，1984年，东芝公司的发明人舛冈富士雄首先提出了快速闪存存储器（此处简称闪存）的概念。特点是非易失性，其记录速度也非常快，同时体积小，因此后来被广泛运用于数码相机，掌上电脑，MP3、手机等小型数码产品中。Intel是世界上第一个生产闪存并将其投放市场的公司，当时为NOR闪存，后来日立公司于1989年研制了NAND闪存，逐渐替代了NOR闪存。值得一提的是，如今广泛用于PC上的SSD和手机的ROM，本质上是一家人，都是NAND闪存。

UFS和eMMC

    通过上面的简单介绍，大家已经能够理解内存和闪存的区别。那么我们不妨先来看看闪存规格eMMC和UFS。其中，eMMC的全称为“embedded Multi Media Card”，即嵌入式的多媒体存储卡。是由MMC协会所订立的、主要是针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。简单说，就是在原有内置存储器的基础上，加了一个控制芯片，再以统一的方式封装，并预留一个标准接口，以便手机客户拿来直接使用。2015年前所有主流的智能手机和平板电脑都采用这种存储介质。

    2011年电子设备工程联合委员会（Joint Electron Device En gineering Council，简称JEDEC）发布了第一代通用闪存存储（Universal Flash Storage，简称UFS）标准，即UFS 2.0的前身。不过第一代的UFS并不受欢迎，也没有对eMMC标准产生明显的影响。

    到了2013年，JEDEC在当年9月发布了UFS 2.0的新一代闪存存储标准，UFS 2.0闪存读写速度理论上可以达到1400MB/s，不仅比eMMC有更巨大的优势，而且它甚至能够让电脑上使用的SSD也相形见绌。于是后来逐渐在高端设备市场上取代eMMC，成为移动设备的主流标配。而实际上，UFS 2.0共有两个版本，其中一个是HS-G2，也就是目前的UFS 2.0。然而，另个一个版本则为HS-G3，可以称为UFS 2.1，其数据读取速度将飙至1.5G/s，也就是UFS 2.0的两倍。

    那么UFS和eMMC有什么区别呢？区别在于，UFS 2.0的闪存规格则采用了新的标准，它使用的是串行接口，很像PATA、SATA的转换。并且它支持全双工运行，可同时读写操作，还支持指令队列。相比之下，eMMC是半双工，读写必须分开执行，指令也是打包的，在速度上就已经是略逊一筹了。而且UFS芯片不仅传输速度快，功耗也要比eMMC 5.0低一半，可以说是当下以及日后旗舰手机闪存的理想搭配。

DDR和LPDDR

    DDR=Dual Data Rate双倍速率同步动态随机存储器。严格的说DDR应该叫DDR SDRAM，人们习惯称为DDR，其中，SDRAM是Synchronous Dynamic Random Access Memory的缩写，即同步动态随机存取存储器。而DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。

▲DDR结构框架图

    而LPDDR是什么呢？它的全称是Low Power Double Data Rate SDRAM，是DDR的一种，又称为mDDR（Mobile DDR SDRAM）,是美国JEDEC固态技术协会（JEDEC Solid State Technology Association）面向低功耗内存而制定的通信标准，以低功耗和小体积著称，专门用于移动式电子产品。

    DDR内存经历了从DDR到DDR2、DDR3以及DDR4时代，而DDR5的时代目前还没有到来。从DDR、DDR2发展到DDR3，频率更高、电压更低的同时延迟也在不断变大，慢慢改变着内存子系统，而DDR4最重要的使命是提高频率和带宽，每个针脚都可以提供2Gbps(256MB/s)的带宽，拥有高达4266MHz的频率，内存容量最大可达到128GB，运行电压正常可降低到1.2V、1.1V。

▲点击查看大图

    LPDDR的运行电压（工作电压）相比DDR的标准电压要低，从第一代LPDDR到如今的LPDDR4，每一代LPDDR都使内部读取大小和外部传输速度加倍。其中LPDDR4可提供32Gbps的带宽，输入/输出接口数据传输速度最高可达3200Mbps，电压降到了1.1V。至于最新的LPDDR4X，与LPDDR4相同，只是通过将I / O电压降低到0.6 V而不是1.1 V来节省额外的功耗，也就是更省电。