超能課堂(85)：華為說eMMC與UFS快閃記憶體體驗一致，這事我們得談談
最近華為P10手機混用UFS快閃記憶體和eMMC快閃記憶體的事情是鬧得沸沸揚揚，雖然華為一再強調更換快閃記憶體對用戶在P10手機上的使用體驗不會產生影響，但畢竟UFS快閃記憶體與eMMC快閃記憶體之間存在著巨大的性能差異，
eMMC快閃記憶體與UFS快閃記憶體究竟有何不同？
不過對於UFS快閃記憶體和eMMC快閃記憶體之間究竟存在著什麼不同，到底在哪些方面會影響用戶的使用體驗？這些問題恐怕不是每一個玩家都可以輕鬆答出，
什麼是eMMC和UFS快閃記憶體？
eMMC的全稱是embedded Multi Media Card，即“嵌入式多媒體存儲卡”，這是一種針對手機或平板電腦等產品的內嵌式記憶體標準規格。與我們常說的NAND快閃記憶體相比，eMMC快閃記憶體並不是單純的存儲晶片，它是在前者的基礎額外集成主控晶片的產品，並對外提供自有標準介面，
eMMC快閃記憶體與UFS快閃記憶體在外觀和作用上都沒有明顯區別
UFS的全稱則是Universal Flash Storage，即“通用快閃記憶體存儲”，同樣是一種內嵌式記憶體的標準規格，同樣是整合有主控晶片的快閃記憶體，
因此eMMC快閃記憶體與UFS快閃記憶體都是作為嵌入式記憶體使用，從作用上來說並無明顯區別。只是兩者所用的標準規範不同，因此移動設備無論是使用eMMC快閃記憶體還是UFS快閃記憶體，都必須支援相應的eMMC規範或者是UFS規範。
eMMC快閃記憶體與UFS快閃記憶體的主要區別
雖然說eMMC快閃記憶體和UFS快閃記憶體在外觀和作用上都沒明顯區別，
而UFS快閃記憶體則是基於串列資料傳輸技術打造，其內部存儲單元與主控之間雖然只有兩個資料通道，但由於採用串列資料傳輸，其實際資料傳輸時速遠超基於並行技術的eMMC快閃記憶體。此外UFS快閃記憶體支援的是全雙工模式，所有資料通道均可以同時執行讀寫操作，在資料讀寫的回應速度上也要淩駕於eMMC快閃記憶體。
因此現在有不少人將UFS快閃記憶體比作PC上的SATA介面硬碟，小編認為這個並不準確，因為SATA硬碟雖然用的是串列技術，但是其本質上使用的是ATA規範，僅支援半雙工模式。實際上UFS快閃記憶體採用的是SCSI結構模型並支援對應的SCSI指令集，因此其應該相當於伺服器平臺上常見的SAS硬碟而不是普通的SATA硬碟。
正因為eMMC快閃記憶體與UFS快閃記憶體在內部結構上存在著本質上的區別，這讓兩者的理論頻寬產生了極大的差異。近年來比較常見的eMMC快閃記憶體多應用eMMC 4.x或者5.x規範，其中eMMC 4.5常見於低端設備，理論頻寬為200MB/s，現在已經基本淘汰；而eMMC 5.0/5.1標準在目前來說仍算主流，理論頻寬分別為400MB/s和600MB/s，從數字上看並不算低。
然而與UFS快閃記憶體相比，eMMC快閃記憶體的這點理論頻寬就不夠看了。UFS快閃記憶體的相關標準是在2011年2月份首次亮相，當時的UFS 1.1標準其已經可以提供相當於300MB/s的理論頻寬，而eMMC快閃記憶體要到2012年的eMMC 4.5標準時才可以提供200MB/s的理論速率。只是由於當時的應用環境以及產本成本等因素的限制，USF 1.1標準未能得到大規模的推廣。
直到2014年UFS 2.0規範出爐後，eMMC快閃記憶體才被徹底碾壓。UFS 2.0規範分為兩部分，第一部分是UFS HS-G2規範，也就是我們常說的UFS 2.0，其單通道單向的理論頻寬就可以達到1.45Gbps的水準，雙通道雙向的理論頻寬就是5.8Gbps；而第二部分的UFS HS-G3標準，也就是我們常說的UFS 2.1，其理論頻寬更是UFS 2.0的翻倍，達到11.6Gbps，eMMC快閃記憶體徹底望塵莫及了。
當然了以上只是理論頻寬，在實際產品中我們很難看到有可以把理論頻寬全部用完的產品，不過一般來說基於UFS 2.0規範的存放裝置在性能上多少是要領先於eMMC規範產品。以三星提供的資料顯示，UFS 2.0快閃記憶體的連續讀寫速度為350MB/s和150MB/s，而eMMC 5.1快閃記憶體的連續讀寫速度則為250MB/s和125MB/s，比起UFS2.0快閃記憶體確實要遜色一些。
不過與連續讀寫速度相比，UFS快閃記憶體在隨機讀寫上的領先幅度要更大一些，特別是隨機讀取方面。同樣是三星提供的資料，UFS 2.0快閃記憶體的隨機讀取性能可以輕鬆達到19000 IOPS的水準，而eMMC 5.1快閃記憶體只能達到11000 IOPS，前者的領先幅度超過了70%。
UFS快閃記憶體與eMMC快閃記憶體性能差異實測
由於UFS快閃記憶體和eMMC快閃記憶體都是嵌入式存儲晶片，我們無法在同一測試平臺上查看他們的差異，不過我們可以通過配置相近的手機來得到一個參考資料。這次參與對比的兩台手機是我們評測室中同事的自用產品，其中一台是一加手機3，另一台則是聯想ZUK Z2，兩者均基於驍龍820處理器打造且均為64GB內置存儲，其中一加手機3擁有6GB記憶體，使用UFS 2.0快閃記憶體和基於Android7.1.1的氫OS系統；ZUK Z2擁有4GB記憶體，使用eMMC 5.1快閃記憶體以及基於Andoird 7.0的ZUI系統。
測試軟體使用的是AndroBench 5.0.1，全部設置為預設，測試時兩台手機均為日常使用狀態，其中一加手機3的內置存儲尚有約30GB的可用空間，而ZUK Z2則有接近47GB的內置存儲可用空間。
但即便在這樣的情況下，一加手機3跑出來的存儲成績仍然大幅度領先於ZUK Z2，前者的連續讀寫速度為422MB/s和145MB/s，而後者僅有217MB/s和45MB/s，隨機讀寫前者為78MB/s和15MB/s，而後者只有18MB/s和5MB/s，無論在哪一方面都被前者碾壓。
連續讀取對比
連續寫入對比
隨機讀取對比
隨機寫入對比
雖然說這是兩個不同手機跑出來的成績，但考慮到兩者配置上還是比較接近的，因此我們認為作為UFS 2.0快閃記憶體與eMMC 5.1快閃記憶體之間的性能比較，這個測試結果還是有參考價值的。從這個結果不難看出，UFS 2.0快閃記憶體有著淩駕於eMMC 5.1快閃記憶體的性能，在這個手機性能需求越來越高的年代，UFS快閃記憶體確實比eMMC快閃記憶體更適合用在高端手機產品上。
此外從這個測試結果我們也可以看到，目前UFS快閃記憶體尚未能完全發揮其理論頻寬上的優勢，這也就意味著UFS快閃記憶體依然有很大的發展潛力，未來還可以進一步拉開其與eMMC快閃記憶體之間的差距，徹底拋離eMMC快閃記憶體。後者雖然在性能上仍然滿足目前的使用需求，但是從結構上來說已經“夕陽西下”，潛力已經被挖掘得差不多了。
UFS快閃記憶體與eMMC快閃記憶體就只有讀寫性能上的差異嗎？
得益于全雙工模式、串列資料傳輸技術以及SCSI指令集的支援，UFS快閃記憶體不僅在讀寫性能上高於同時期的eMMC快閃記憶體，其還擁有著更多領先于對手的優點。首先eMMC採用的是32位元位址匯流排，這意味著其最大只能支援2TB存儲空間管理，而UFS快閃記憶體在這方面則可以靈活調配，位址匯流排可以超過32位元，因此其最大管理容量能夠輕鬆超過2TB，當然就目前市場上的現有產品，兩者的這個區別暫時未能得到體現，畢竟目前需要用到eMMC快閃記憶體或者UFS快閃記憶體的移動設備，內置容量也就剛剛達到256GB的水準。
除了可管理容量上限的不同外，目前的UFS 2.0快閃記憶體可以支援管理最多8個分區，而eMMC快閃記憶體則為4個分區；同時UFS 2.0快閃記憶體還支援資料佇列、多執行緒、分區引導等功能，而eMMC在這方面則是基本空白，這也進一步地限制了eMMC快閃記憶體的發展潛力。
當然eMMC快閃記憶體也不是一無是處，UFS快閃記憶體相比eMMC快閃記憶體的主要劣勢是在功耗上，以理論上的滿載功耗而言，UFS快閃記憶體是要高於eMMC快閃記憶體的。但是由於UFS快閃記憶體性能更強的原因，往往在處理同一件事情的時候，UFS快閃記憶體滿載運行的時間要比eMMC快閃記憶體更短，因此在實際功耗上，兩者其實旗鼓相當，並無明顯區別。
那麼現在有哪些廠商可以生產UFS2.1快閃記憶體？
現在手機市場的主流是eMMC 5.1快閃記憶體與UFS 2.0快閃記憶體，前者多在主流級機型上使用，而後者則常見於高端機型，其中部分旗艦產品已經用上了性能更強的UFS 2.1快閃記憶體。不過現在能夠生產UFS 2.1快閃記憶體的廠商並不多，其中已經宣佈量產並推出市場的主要是三星、東芝以及SK海力士三家，美光的UFS 2.1快閃記憶體產品也已經進入量產階段，不過目前仍未公佈具體的資訊。
首先三星目前已經有三款UFS 2.1快閃記憶體正在量產中，對應容量分別為256GB、128GB與64GB，採用FBGA封裝，主要面向智慧手機、平板電腦以及智慧電視等產品，不過快閃記憶體的具體性能資料沒有提及。值得一提的是，目前三星是唯一量產且銷售256GB容量UFS 2.1快閃記憶體的廠商，在這方面要略為領先于其他廠商。
東芝方面則同樣有三款UFS 2.1快閃記憶體正在量產中，對應容量為32GB、64GB和128GB，採用FBGA封裝，最大資料傳輸速度為1166MB/s，也是面向智慧設備領域推出。
SK海力士的UFS 2.1快閃記憶體共計有三款型號，對應32GB、64GB與128GB容量，同樣是採用FBGA封裝，具體性能資料沒有提及。
總結：UFS快閃記憶體在結構與性能上均領先於eMMC快閃記憶體
從上面的資料我們可以看出，UFS快閃記憶體無論在結構還是性能表現上均要領先於eMMC快閃記憶體，兩者之間的差距在UFS 2.0/2.1以及eMMC 5.0/5.1級別產品上有著更為明顯的體現。
隨著移動設備基礎性能的提升，以及使用者在移動設備上的多工執行等需求的增加，手機快閃記憶體性能的提升已經迫在眉睫。從長遠的角度來說，有著更進一步發展潛力的UFS快閃記憶體顯然比eMMC快閃記憶體更加適合移動設備，也更加符合移動設備的發展進程。
當然我們並不是說eMMC快閃記憶體必須馬上淘汰，畢竟在目前的使用環境來說，eMMC快閃記憶體還是可以滿足正常使用需求的。只是現在eMMC快閃記憶體的潛力幾乎是挖掘殆盡，很容易就會在使用體驗特別是一些相對極端的使用環境下形成瓶頸，這也是為什麼eMMC快閃記憶體多數會用在“夠用就好”的主流級產品上，而講究極致體驗的高端旗艦型產品多數會採用UFS快閃記憶體的原因。
在資料讀寫的回應速度上也要淩駕於eMMC快閃記憶體。因此現在有不少人將UFS快閃記憶體比作PC上的SATA介面硬碟，小編認為這個並不準確，因為SATA硬碟雖然用的是串列技術，但是其本質上使用的是ATA規範，僅支援半雙工模式。實際上UFS快閃記憶體採用的是SCSI結構模型並支援對應的SCSI指令集，因此其應該相當於伺服器平臺上常見的SAS硬碟而不是普通的SATA硬碟。
正因為eMMC快閃記憶體與UFS快閃記憶體在內部結構上存在著本質上的區別，這讓兩者的理論頻寬產生了極大的差異。近年來比較常見的eMMC快閃記憶體多應用eMMC 4.x或者5.x規範，其中eMMC 4.5常見於低端設備，理論頻寬為200MB/s，現在已經基本淘汰；而eMMC 5.0/5.1標準在目前來說仍算主流，理論頻寬分別為400MB/s和600MB/s，從數字上看並不算低。
然而與UFS快閃記憶體相比，eMMC快閃記憶體的這點理論頻寬就不夠看了。UFS快閃記憶體的相關標準是在2011年2月份首次亮相，當時的UFS 1.1標準其已經可以提供相當於300MB/s的理論頻寬，而eMMC快閃記憶體要到2012年的eMMC 4.5標準時才可以提供200MB/s的理論速率。只是由於當時的應用環境以及產本成本等因素的限制，USF 1.1標準未能得到大規模的推廣。
直到2014年UFS 2.0規範出爐後，eMMC快閃記憶體才被徹底碾壓。UFS 2.0規範分為兩部分，第一部分是UFS HS-G2規範，也就是我們常說的UFS 2.0，其單通道單向的理論頻寬就可以達到1.45Gbps的水準，雙通道雙向的理論頻寬就是5.8Gbps；而第二部分的UFS HS-G3標準，也就是我們常說的UFS 2.1，其理論頻寬更是UFS 2.0的翻倍，達到11.6Gbps，eMMC快閃記憶體徹底望塵莫及了。
當然了以上只是理論頻寬，在實際產品中我們很難看到有可以把理論頻寬全部用完的產品，不過一般來說基於UFS 2.0規範的存放裝置在性能上多少是要領先於eMMC規範產品。以三星提供的資料顯示，UFS 2.0快閃記憶體的連續讀寫速度為350MB/s和150MB/s，而eMMC 5.1快閃記憶體的連續讀寫速度則為250MB/s和125MB/s，比起UFS2.0快閃記憶體確實要遜色一些。
不過與連續讀寫速度相比，UFS快閃記憶體在隨機讀寫上的領先幅度要更大一些，特別是隨機讀取方面。同樣是三星提供的資料，UFS 2.0快閃記憶體的隨機讀取性能可以輕鬆達到19000 IOPS的水準，而eMMC 5.1快閃記憶體只能達到11000 IOPS，前者的領先幅度超過了70%。
UFS快閃記憶體與eMMC快閃記憶體性能差異實測
由於UFS快閃記憶體和eMMC快閃記憶體都是嵌入式存儲晶片，我們無法在同一測試平臺上查看他們的差異，不過我們可以通過配置相近的手機來得到一個參考資料。這次參與對比的兩台手機是我們評測室中同事的自用產品，其中一台是一加手機3，另一台則是聯想ZUK Z2，兩者均基於驍龍820處理器打造且均為64GB內置存儲，其中一加手機3擁有6GB記憶體，使用UFS 2.0快閃記憶體和基於Android7.1.1的氫OS系統；ZUK Z2擁有4GB記憶體，使用eMMC 5.1快閃記憶體以及基於Andoird 7.0的ZUI系統。
測試軟體使用的是AndroBench 5.0.1，全部設置為預設，測試時兩台手機均為日常使用狀態，其中一加手機3的內置存儲尚有約30GB的可用空間，而ZUK Z2則有接近47GB的內置存儲可用空間。
但即便在這樣的情況下，一加手機3跑出來的存儲成績仍然大幅度領先於ZUK Z2，前者的連續讀寫速度為422MB/s和145MB/s，而後者僅有217MB/s和45MB/s，隨機讀寫前者為78MB/s和15MB/s，而後者只有18MB/s和5MB/s，無論在哪一方面都被前者碾壓。
連續讀取對比
連續寫入對比
隨機讀取對比
隨機寫入對比
雖然說這是兩個不同手機跑出來的成績，但考慮到兩者配置上還是比較接近的，因此我們認為作為UFS 2.0快閃記憶體與eMMC 5.1快閃記憶體之間的性能比較，這個測試結果還是有參考價值的。從這個結果不難看出，UFS 2.0快閃記憶體有著淩駕於eMMC 5.1快閃記憶體的性能，在這個手機性能需求越來越高的年代，UFS快閃記憶體確實比eMMC快閃記憶體更適合用在高端手機產品上。
此外從這個測試結果我們也可以看到，目前UFS快閃記憶體尚未能完全發揮其理論頻寬上的優勢，這也就意味著UFS快閃記憶體依然有很大的發展潛力，未來還可以進一步拉開其與eMMC快閃記憶體之間的差距，徹底拋離eMMC快閃記憶體。後者雖然在性能上仍然滿足目前的使用需求，但是從結構上來說已經“夕陽西下”，潛力已經被挖掘得差不多了。
UFS快閃記憶體與eMMC快閃記憶體就只有讀寫性能上的差異嗎？
得益于全雙工模式、串列資料傳輸技術以及SCSI指令集的支援，UFS快閃記憶體不僅在讀寫性能上高於同時期的eMMC快閃記憶體，其還擁有著更多領先于對手的優點。首先eMMC採用的是32位元位址匯流排，這意味著其最大只能支援2TB存儲空間管理，而UFS快閃記憶體在這方面則可以靈活調配，位址匯流排可以超過32位元，因此其最大管理容量能夠輕鬆超過2TB，當然就目前市場上的現有產品，兩者的這個區別暫時未能得到體現，畢竟目前需要用到eMMC快閃記憶體或者UFS快閃記憶體的移動設備，內置容量也就剛剛達到256GB的水準。
除了可管理容量上限的不同外，目前的UFS 2.0快閃記憶體可以支援管理最多8個分區，而eMMC快閃記憶體則為4個分區；同時UFS 2.0快閃記憶體還支援資料佇列、多執行緒、分區引導等功能，而eMMC在這方面則是基本空白，這也進一步地限制了eMMC快閃記憶體的發展潛力。
當然eMMC快閃記憶體也不是一無是處，UFS快閃記憶體相比eMMC快閃記憶體的主要劣勢是在功耗上，以理論上的滿載功耗而言，UFS快閃記憶體是要高於eMMC快閃記憶體的。但是由於UFS快閃記憶體性能更強的原因，往往在處理同一件事情的時候，UFS快閃記憶體滿載運行的時間要比eMMC快閃記憶體更短，因此在實際功耗上，兩者其實旗鼓相當，並無明顯區別。
那麼現在有哪些廠商可以生產UFS2.1快閃記憶體？
現在手機市場的主流是eMMC 5.1快閃記憶體與UFS 2.0快閃記憶體，前者多在主流級機型上使用，而後者則常見於高端機型，其中部分旗艦產品已經用上了性能更強的UFS 2.1快閃記憶體。不過現在能夠生產UFS 2.1快閃記憶體的廠商並不多，其中已經宣佈量產並推出市場的主要是三星、東芝以及SK海力士三家，美光的UFS 2.1快閃記憶體產品也已經進入量產階段，不過目前仍未公佈具體的資訊。
首先三星目前已經有三款UFS 2.1快閃記憶體正在量產中，對應容量分別為256GB、128GB與64GB，採用FBGA封裝，主要面向智慧手機、平板電腦以及智慧電視等產品，不過快閃記憶體的具體性能資料沒有提及。值得一提的是，目前三星是唯一量產且銷售256GB容量UFS 2.1快閃記憶體的廠商，在這方面要略為領先于其他廠商。
東芝方面則同樣有三款UFS 2.1快閃記憶體正在量產中，對應容量為32GB、64GB和128GB，採用FBGA封裝，最大資料傳輸速度為1166MB/s，也是面向智慧設備領域推出。
SK海力士的UFS 2.1快閃記憶體共計有三款型號，對應32GB、64GB與128GB容量，同樣是採用FBGA封裝，具體性能資料沒有提及。
總結：UFS快閃記憶體在結構與性能上均領先於eMMC快閃記憶體
從上面的資料我們可以看出，UFS快閃記憶體無論在結構還是性能表現上均要領先於eMMC快閃記憶體，兩者之間的差距在UFS 2.0/2.1以及eMMC 5.0/5.1級別產品上有著更為明顯的體現。
隨著移動設備基礎性能的提升，以及使用者在移動設備上的多工執行等需求的增加，手機快閃記憶體性能的提升已經迫在眉睫。從長遠的角度來說，有著更進一步發展潛力的UFS快閃記憶體顯然比eMMC快閃記憶體更加適合移動設備，也更加符合移動設備的發展進程。
當然我們並不是說eMMC快閃記憶體必須馬上淘汰，畢竟在目前的使用環境來說，eMMC快閃記憶體還是可以滿足正常使用需求的。只是現在eMMC快閃記憶體的潛力幾乎是挖掘殆盡，很容易就會在使用體驗特別是一些相對極端的使用環境下形成瓶頸，這也是為什麼eMMC快閃記憶體多數會用在“夠用就好”的主流級產品上，而講究極致體驗的高端旗艦型產品多數會採用UFS快閃記憶體的原因。