UFS閃存和eMMC閃存之間究竟存在著什麼不同?我們實測一下

最近華為P10手機混用UFS閃存和eMMC閃存的事情是鬧得沸沸揚揚，雖然華為一再強調更換閃存對用戶在P10手機上的使用體驗不會產生影響，但畢竟UFS閃存與eMMC閃存之間存在著巨大的性能差異，這個理由顯然無法說服眾多憤怒的花粉。

eMMC閃存與UFS閃存究竟有何不同？

不過對於UFS閃存和eMMC閃存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松答出，這次我們就順籐摸瓜，給大家理一理UFS閃存與eMMC閃存之間的那些事。

什麼是eMMC和UFS閃存？

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存儲器標准規格。與我們常說的NAND閃存相比，eMMC閃存並不是單純的存儲芯片，它是在前者的基礎額外集成主控芯片的產品，並對外提供自有標准接口，作用相當於PC上的SSD固態硬盤，而且由於自身體積很小，因此很適合移動設備使用。

eMMC閃存與UFS閃存在外觀和作用上都沒有明顯區別

UFS的全稱則是Universal Flash Storage，即“通用閃存存儲”，同樣是一種內嵌式存儲器的標准規格，同樣是整合有主控芯片的閃存，不過其使用的是PC平台上常見的SCSI結構模型並支持對應的SCSI指令集 。

因此eMMC閃存與UFS閃存都是作為嵌入式存儲器使用，從作用上來說並無明顯區別。只是兩者所用的標准規范不同，因此移動設備無論是使用eMMC閃存還是UFS閃存，都必須支持相應的eMMC規范或者是UFS規范。

eMMC閃存與UFS閃存的主要區別

雖然說eMMC閃存和UFS閃存在外觀和作用上都沒明顯區別，但是實際上兩者的內部結構卻有著本質上的差異。eMMC閃存基於並行數據傳輸技術打造，其內部存儲單元與主控之間擁有8個數據通道，傳輸數據時8個通道同步工作，工作模式為半雙工，也就是說每個通道都可以進行讀寫傳輸，但同一時刻只能執行讀或者寫的操作，與PC上已經淘汰的IDE接口硬盤很是相似。

而UFS閃存則是基於串行數據傳輸技術打造，其內部存儲單元與主控之間雖然只有兩個數據通道，但由於采用串行數據傳輸，其實際數據傳輸時速遠超基於並行技術的eMMC閃存。此外UFS閃存支持的是全雙工模式，所有數據通道均可以同時執行讀寫操作，在數據讀寫的響應速度上也要凌駕於eMMC閃存。

因此現在有不少人將UFS閃存比作PC上的SATA接口硬盤，小編認為這個並不准確，因為SATA硬盤雖然用的是串行技術，但是其本質上使用的是ATA規范，僅支持半雙工模式。實際上UFS閃存采用的是SCSI結構模型並支持對應的SCSI指令集，因此其應該相當於服務器平台上常見的SAS硬盤而不是普通的SATA硬盤。

正因為eMMC閃存與UFS閃存在內部結構上存在著本質上的區別，這讓兩者的理論帶寬產生了極大的差異。近年來比較常見的eMMC閃存多應用eMMC 4.x或者5.x規范，其中eMMC 4.5常見於低端設備，理論帶寬為200MB/s，現在已經基本淘汰；而eMMC 5.0/5.1標准在目前來說仍算主流，理論帶寬分別為400MB/s和600MB/s，從數字上看並不算低。

然而與UFS閃存相比，eMMC閃存的這點理論帶寬就不夠看了。UFS閃存的相關標准是在2011年2月份首次亮相，當時的UFS 1.1標准其已經可以提供相當於300MB/s的理論帶寬，而eMMC閃存要到2012年的eMMC 4.5標准時才可以提供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標准未能得到大規模的推廣。

直到2014年UFS 2.0規范出爐後，eMMC閃存才被徹底碾壓。UFS 2.0規范分為兩部分，第一部分是UFS HS-G2規范，也就是我們常說的UFS 2.0，其單通道單向的理論帶寬就可以達到1.45Gbps的水平，雙通道雙向的理論帶寬就是5.8Gbps；而第二部分的UFS HS-G3標准，也就是我們常說的UFS 2.1，其理論帶寬更是UFS 2.0的翻倍，達到11.6Gbps，eMMC閃存徹底望塵莫及了。

當然了以上只是理論帶寬，在實際產品中我們很難看到有可以把理論帶寬全部用完的產品，不過一般來說基於UFS 2.0規范的存儲設備在性能上多少是要領先於eMMC規范產品。以三星提供的數據顯示，UFS 2.0閃存的連續讀寫速度為350MB/s和150MB/s，而eMMC 5.1閃存的連續讀寫速度則為250MB/s和125MB/s，比起UFS2.0閃存確實要遜色一些。

不過與連續讀寫速度相比，UFS閃存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。同樣是三星提供的數據，UFS 2.0閃存的隨機讀取性能可以輕松達到19000 IOPS的水平，而eMMC 5.1閃存只能達到11000 IOPS，前者的領先幅度超過了70%。

UFS閃存與eMMC閃存性能差異實測

由於UFS閃存和eMMC閃存都是嵌入式存儲芯片，我們無法在同一測試平台上查看他們的差異，不過我們可以通過配置相近的手機來得到一個參考數據。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 Z2，兩者均基於骁龍820處理器打造且均為64GB內置存儲，其中一加手機3擁有6GB內存，使用UFS 2.0閃存和基於Android7.1.1的氫OS系統；ZUK Z2擁有4GB內存，使用eMMC 5.1閃存以及基於Andoird 7.0的ZUI系統。

測試軟件使用的是AndroBench 5.0.1，全部設置為默認，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閃存與eMMC 5.1閃存之間的性能比較，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閃存有著凌駕於eMMC 5.1閃存的性能，在這個手機性能需求越來越高的年代，UFS閃存確實比eMMC閃存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閃存尚未能完全發揮其理論帶寬上的優勢，這也就意味著UFS閃存依然有很大的發展潛力，未來還可以進一步拉開其與eMMC閃存之間的差距，徹底拋離eMMC閃存。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閃存與eMMC閃存就只有讀寫性能上的差異嗎？

得益於全雙工模式、串行數據傳輸技術以及SCSI指令集的支持，UFS閃存不僅在讀寫性能上高於同時期的eMMC閃存，其還擁有著更多領先於對手的優點。首先eMMC采用的是32位地址總線，這意味著其最大只能支持2TB存儲空間管理，而UFS閃存在這方面則可以靈活調配，地址總線可以超過32位，因此其最大管理容量能夠輕松超過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閃存或者UFS閃存的移動設備，內置容量也就剛剛達到256GB的水平。

除了可管理容量上限的不同外，目前的UFS 2.0閃存可以支持管理最多8個分區，而eMMC閃存則為4個分區；同時UFS 2.0閃存還支持數據隊列、多線程、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閃存的發展潛力。

當然eMMC閃存也不是一無是處，UFS閃存相比eMMC閃存的主要劣勢是在功耗上，以理論上的滿載功耗而言，UFS閃存是要高於eMMC閃存的。但是由於UFS閃存性能更強的原因，往往在處理同一件事情的時候，UFS閃存滿載運行的時間要比eMMC閃存更短，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閃存？

現在手機市場的主流是eMMC 5.1閃存與UFS 2.0閃存，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閃存。不過現在能夠生產UFS 2.1閃存的廠商並不多，其中已經宣布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閃存產品也已經進入量產階段，不過目前仍未公布具體的信息。

首先三星目前已經有三款UFS 2.1閃存正在量產中，對應容量分別為256GB、128GB與64GB，采用FBGA封裝，主要面向智能手機、平板電腦以及智能電視等產品，不過閃存的具體性能數據沒有提及。值得一提的是，目前三星是唯一量產且銷售256GB容量UFS 2.1閃存的廠商，在這方面要略為領先於其他廠商。

東芝方面則同樣有三款UFS 2.1閃存正在量產中，對應容量為32GB、64GB和128GB，采用FBGA封裝，最大數據傳輸速度為1166MB/s，也是面向智能設備領域推出。

SK海力士的UFS 2.1閃存共計有三款型號，對應32GB、64GB與128GB容量，同樣是采用FBGA封裝，具體性能數據沒有提及。

總結：UFS閃存在結構與性能上均領先於eMMC閃存

從上面的數據我們可以看出，UFS閃存無論在結構還是性能表現上均要領先於eMMC閃存，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，以及用戶在移動設備上的多任務執行等需求的增加，手機閃存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閃存顯然比eMMC閃存更加適合移動設備，也更加符合移動設備的發展進程。

當然我們並不是說eMMC閃存必須馬上淘汰，畢竟在目前的使用環境來說，eMMC閃存還是可以滿足正常使用需求的。只是現在eMMC閃存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閃存多數會用在“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采用UFS閃存的原因。

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