作为高性能接口之一，通用闪存标准(UFS)专为需要最小化功耗的计算与移动系统而设计。目前主要应用于智能手机、平板电脑等移动产品，部分低功耗笔记本电脑也会搭载。当下，旗舰手机主要搭载UFS 3.0标准的闪存协议。

不久前，JEDEC固态技术协会公布最新的UFS 4.0通用闪存存储标准，同时还更新JESD223E UFSHCI 4.0标准以及面向UFS 3.1和更高版本的“基于文件的优化”(JESD231 File Based Optimization)。

UFS 4.0专为需要高性能和低功耗的移动应用程序和计算系统而开发，与早期版本的标准相比，可带来显着的带宽和数据保护改进。得益于高速串行接口和优化协议，UFS可显著提升吞吐量和移动设备的性能。此前，为兼顾最佳性能和节能的数据传输，JEDEC UFS接纳来自MIPI联盟的规范来构建其互连层，可为UFS 4.0和UFSHCI 4.0带来更多的改进。

首先是UFS 4.0将延续MIPI联盟规范构建互联层，并借助M-PHY 5.0和UniPro 2.0版规范将UFS接口带宽加倍、支持约4.2 GB/s的高速读写吞吐量。新标准为需要更高存储I/O模式的应用场景，引入对多循环队列(Multi-Circular Queue)的定义自持。高级RMPB接口在增加带宽的同时，保护数据的安全。

另外，UFS 4.0提供多项旨在提升设备整体功能与能效的增强特性，辅以与未来领先解决方案。主要包括VCC电压从3.3V降低到更高效的2.5V。借助高速链路启动、乱序数据传输和BARRIER命令来改善系统延迟。引入具有主机可配置时间戳和增强型的M-PHY Eye Monitor设备错误历史记录来简化系统集成。向下兼容UFS 3.0/3.1标准，以允许在混合系统应用程序中使用。

至于UFS 3.1及更高版本的可选扩展，JESD231标准更新带来“基于文件的优化”，允许通过主机提供的文件系统信息来加速读取数据流。

什么是 UFS？

UFS – Universal Flash Storage 的缩写 – 是用于智能手机、平板电脑、数码相机和消费电子产品等移动设备的存储标准。 UFS 旨在为闪存提供更高的数据传输率和更高的可靠性。 UFS 的到来也有助于减少用户的困惑，无需配备不同的读卡器。 UFS 有两种类型的包装：嵌入设备 – eUFS – 和可移动存储卡 – 可移动 UFS。

更容易想象，您可以将 UFS 视为一种用于移动设备的 SSD，具有合适的尺寸和形状，紧凑，类似于计算机上的 SSD。 2015 年发布的第一代 UFS 比 eMMC（嵌入式 MultiMediaCard）快 3 倍，此外还有其他改进。 UFS 标准还使用像 SSD 一样的 NAND 闪存芯片，配备全双工接口，允许双向数据传输，同时在两个方向上，提高速度并提高设备的多任务处理能力。

比较一下，使用只有SATA接口和AHCI（高级主机控制器接口）接口的老电脑的人在执行多任务时会看到，移动许多文件，在许多其他文件夹中。彼此，速度比只移动1慢文件，原因是 SATA 和 AHCI 只支持半双工，允许 2 路传输但同时只能在 1 个方向。 目前，NVMe PCI Express SSD 支持全双工，从而提供更高的性能和更好的多任务处理能力。

UFS 是移动设备内部数据存储空间的标准，就像 SSD 一样，所以每次做存储相关的操作，数据都要经过硬盘。 UFS 旨在提供尽可能高的读写速度，因为这对于手机或相机非常重要。读写速度越高，设备完成数据写入操作所需的时间越少，不仅节省了您的等待时间，也是影响拍照体验的一个因素，避免在等待设备的过程中错过重要时刻完成录制。

UFS 3.0与UFS 2.1间的性能差距究竟有多大？

再说UFS 3.0之前，其实不妨回望下六年前测手机市场，那时安卓手机使用的闪存类型主要分为两种：一种是eMMC5.1，另一种是UFS2.1。其中，eMMC的全称为“embedded Multi Media Card”，即“嵌入式的多媒体存储卡”，由MMC协会所订立。由于其单通道的结构性质，eMMC不能同时进行读、写数据，也不支持多线程，而若想提升该种存储单元的性能，只有通过不断改进eMMC的总线接口数量。如此多的技术掣肘和改进方面的局限性，注定了eMMC存储不会有太高的提升空间。

而UFS，其全称为“Universal Flash Storage”，即“通用闪存存储”，由固态技术协会JEDEC订立。该协会成员由来自300家不同公司的3,000名志愿者组成，其中包括Apple，Google，IBM和Microsoft等公司的员工。相比于eMMC，UFS的绝对优势在于它通过使用高速串行接口替代了传统的并行接口，并改用了全双工方式。如此一来，收、发数据同时进行的难题被迎刃而解。因此，UFS也被业内认为是eMMC的继承者。

UFS 2.1的通用闪存标准发布于2016年，与2013年发布的UFS 2.0相比，UFS 2.1并没有定义新的速度，只是强化提升了安全性能。直到2018年1月，JEDEC发布了UFS 3.0的全新标准，并在高性能、低功耗，以及速度提升上带来显著的变化。同时，UFS3.0的单通道速度达到了UFS2.1的两倍以上。由于UFS支持双通道的双向读写，所以UFS 3.0的接口带宽最高可达23.2Gbps，也就是2.9GB/s。

时至今日，距离UFS 3.0的发布和应用已有一年多之久，厂商所发布“旗舰手机”闪存仍然采用2016年时研发的UFS 2.1。这对于发展日新月异的手机行业而言，存储速度无异还停留在六年前，如此“旗舰”机型着实很难让消费者买单。

为什么安卓旗舰手机都用UFS 3.0？

旗舰手机之所以称之为“旗舰”，其主要原因是上采用了顶级的软硬件配置，在全面提升手机性能的同时，也给用户带来更好的体验：优质的处理器、清晰的屏幕、高成像质量的摄像头、快速的闪存等等。具备这些的手机，才有资格称之为迭代产业链上的“旗舰”。当然，旗舰机的整体研发成本和对应的整体价格也会相对更高一些。

而影响手机流畅度的因素，除了系统的优化之外，还来自于处理器、GPU、闪存等综合实力影响。这也从一定程度上决定了“旗舰手机”不能有短板的属性。否则，手机就会在使用中产生“木桶效应”，从而使用机体验感大打折扣。比如，明明跑分很高的旗舰产品仍然会出现手机使用卡顿，尤其在某场景下，频频出现使用不流畅的原因所在。

这其实很好理解，我们引用一个简单的例子：在火车的动能提升上，如果仅仅提升火车头的速度，并不能因此快速提列车的行进速度。想要使列车的行进速度快速提高，动车组列车的速度及数量匹配，才是高速运行的根本保障。

这与“闪存的速度，会直接影响手机对数据的读和写的速度”如出一辙。而说到读写速度，其实与实际使用息息相关。在用户使用场景中，真正涉及到读写速度的，例如APP的打开速度、照片的读取速度、拍照的保存速度、在线以及播放本地视频的速度、玩网络手游的速度等等，手机的读、写都会受到影响。

另外随着手机拍照的质量提高，文件的体积越来越大，存储的资料越来越多… … 如果说手机在全新状态下使用UFS 2.1和使用UFS 3.0的差距还不够明显的话，当手机使用一年以上，随着手机内各种数据存储量不断增大，手机在调用数据时速度差距就会被放大。随着手机使用年限的上升和使用频率是否频繁的影响，会导致手机开始出现读写跟不上的问题，而这正是我们感觉“手机越用越卡”的真正原因。

简而言之，单单把硬件堆砌到最高不一定能带来最好的性能。但若硬件本身都不能达到目前技术的最高级别，那要发挥出产品的最优性能，无疑更是天方夜谭。

5G时代UFS 3.0将成为手机标配

5G时代全面席卷而来，强悍的硬件配置是不可或缺的基本素质。UFS采用全双工差分信号，同时的读写操作，在读写速度上有极大提升的同时也不忘降低功耗。所以在器件不工作时可将电量消耗降至最低，特别适合手机等移动设备。

已经在进入5G时代中，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。这更意味着以后制约下载速度的将不再是网速，而是存储。而UFS 3.0的大带宽，显然与5G高网速更加匹配与契合。

随着4K甚至8K视频录制的出现，以及各种IoT生态的发展，UFS 3.0的作用将会越来越明显。直观上看，“UFS 2.1”与“UFS 3.0”只是数字型号上的区别，但两者真正的技术差距却岂止是相隔了六年之久的时间而已。蓦然中，当年的iPhone 5S在科技聚变下，逐步迭代到如今的iPhone 11 Pro Max，现在，你还认为UFS 3.0无关紧要吗？

UFS 4.0，何时能普及？

现在许多千元机竟然能搭载UFS 3.1闪存，这对国内近10亿智能手机用户来说，都是一个利好消息。那么UFS 4.0，何时能普及呢？

阻碍UFS 4.0普及最大的难点，肯定是成本。UFS 3.0诞生之时，只有旗舰机愿意搭载，因为成本明显高于UFS 2.0/2.1，UFS 4.0面临的处境同样如此，初期大概率只有旗舰机会选它。问题在于，iPhone有不逊色UFS 4.0的NVMe闪存可选，Android旗舰的销量才多少。

如果是放到往年，还有一个华为能与苹果抢一抢市场，华为现在的处境我们都知道，每年只发布寥寥无几的几款机型，且产能还受到了诸多限制。最令人感到遗憾的是，华为空出的高端市场，几乎都便宜了苹果。

Counterpoint数据显示，2021年高端手机市场苹果份额上涨至63.5%，涨幅8.1%，Android份额则下降至36.5%。高端Android手机份额越来越低，势必会影响UFS 4.0初期销量，闪存厂商又想快速回收成本，甚至可能还需要继续投入研发资金，争取技术工艺更加成熟，降低生产成本，矛盾就这样产生了。

只有等到闪存厂商研发出更先进成熟的工艺，实现UFS 4.0成本下降，这项配置才可能实现全面普及。若无法解决成本与价格之间的矛盾，那么UFS 4.0普及的速度就会大幅放缓。

好在，UFS 4.0不只要用到手机上，三星的目标还有汽车、VR、AR等。苹果运营高级副总裁杰夫•威廉姆斯(Jeff Williams)曾表示，汽车是终极移动设备。从汽车行业这两年的发展我们也能看到，智能化是大趋势，越来越多软件登上车机系统，越来越多企业投入车机系统研发大军，如我们熟知的小米、华为、魅族等。

UFS 4.0的读写速度已经追上部分用于PC的硬盘，且还具有低功耗、小体积等优势，虽说成本会高一些，但对于售价十几万的汽车来说，这点成本不算什么。

大多数人可能没有接触过VR设备，但VR行业这几年发展的速度很快，国内手机厂商华为、OPPO都推出过VR眼镜。未来VR设备功能增加，对于存储空间的需求也会变高，再加上需要兼顾重量、体积、功耗要求，那么自然就需要高速度的UFS 4.0，来满足用户的需求。

与VR相比，AR就更清冷了，销量低的可怕，这也没办法，因为AR设备太贵了，随便一款正常点的AR设备，售价都要4000元左右。

智能汽车、VR、AR都在发展，尽管现在销量不算太高，且不是所有产品都会选择UFS 4.0，但加在一起数量就非常可观了。有了这三个行业的助力，闪存厂商收回成本、UFS 4.0工艺成熟的速度和普及速度必然会加快。

今年第三季度，三星UFS 4.0闪存就将投产，预计明年初的Android旗舰，基本都会搭载UFS 4.0。既然旗舰机用上了UFS 4.0，相信越来越多的中低端机型会放弃UFS 2.2，改用UFS 3.1，消费者将能够以更低的价格，买到配置更高的智能手机。

至于何时千元机可以用上UFS 4.0，从UFS 3.0/3.1的普及速度来看，小雷认为大约需要四年时间。届时，UFS 5.0也快要来了。

不过我们也不必那么期待UFS 4.0，UFS 3.0/3.1的速度已经很快了，安装软件通常仅需几秒时间。更何况初期搭载UFS 4.0的手机，价格可能会偏高，便宜又实惠的手机，显然是更好的选择。

文章来源：雷科技，小麒2020，中关村在线，天极网