[Man講座]為何 UFS 比 eMMC 快?

現今智能手機內置記憶體容量不斷增加,低階機 Nokia 5.4 也配備 128GB 儲存空間,可儲存大量相片及影片。一般消費者購買手機時,通常只考慮儲存空間容量 (storage capacity) 多寡,甚少留意記憶體種類及技術,後者影響記憶體讀寫速度,與手機效能息息相關。由此可見,容量與讀寫速度同樣重要,不過並非所有手機廠商願意對外公開手機所使用的記憶體種類。

一般而言,Android 手機、平板電腦所使用的記憶體可分為兩類: eMMC 及 UFS,各自發展成不同世代,情況就如電腦硬碟 SSD 及 HDD。UFS 屬後起之秀,通常用於售價較貴的高階機,速度比 eMMC 快,但成本較高,因此低階機往往採用 eMMC,也有一些入門電腦使用 eMMC 作儲存媒介。至於 Apple 的 iPhone 則選用 NVMe,並非本文討論範圍。

 

先介紹 eMMC,全寫為 Embedded Multi Media Card,中文翻譯嵌入式多媒體卡,制式標準由 MMC 協訂定立,歷史悠久,在 UFC 出現之前,幾乎所有手機都採用 eMMC 作儲存媒體。跟 MicroSD 這類記憶卡不同,eMMC 雖然叫 “card",卻不能被隨意移除、更換,因為 eMMC 被焊於電路板。

如上文所述,UFS 屬後起之秀,全寫為 Universal Flash Storage,中文譯作通用快閃記憶體儲存,由 JEDEC 開發,2011年推出第一代,數年前開始流行。UFS 優點是讀寫速度 (即讀取、寫入速度) 非常快,每秒能夠處理更多指令,拋離傳統的 eMMC,因此旗艦機主要採用 UFS。除了用作裝置的內置記憶體外,UFS 同時以外置儲存媒介型態出現,名為 UFS Card,將來有望取代讀寫速度較慢的 SD Card、MicroSD Card,惟目前支援裝置不多。

UFS 另一優點是讀、寫方式勝過 eMMC,採用先進的全雙工模式,取代 eMMC 的半雙工模式。全雙工技術容許記憶體同時進行讀取、寫入操作;eMMC 採用半雙工技術,讀取、寫入必須分開進行,同一時間只可進行其中一項操作,不利多工處理,效率自然不及 UFS。除此之外,UFS 另一優點乃耗電量低,有助改善手機、平板電腦之續航力,做到高性能、低耗電的雙贏情況。舉個例子,Nokia 9 Pureview 與 Nokia 5.4 同樣內置 128GB ROM,然而前者使用 UFS,後者則使用 eMMC,讀寫速度之分別不言而喻。讀寫速度對最新的手機應用關係密切,例如攝錄 4K 影片需要較高的寫入速度。

比較儲存媒介不能單憑種類決定,也要考慮技術的版本,UFS、eMMC 的版本均以數字表達,例如 UFS 2.0、eMMC 5.0。若果兩部手機同樣採用 UFS 或 eMMC,下一步就是比較記憶體之版本,數字越大越好。

結合種類、版本因素,Samsung 白皮書提出的實際速度分別如下:

 

UFS 最新版本為 3.1,去年面世,實際讀取速度成功突破1000MB/s,可見技術規格發展迅速,而 eMMC 最新一代仍停留於2014年推出的 eMMC 5.1,明顯落後於 UFS。

簡言之,買機時記得以下次序便可:

UFS 3.1 > UFS 3.0 > UFS 2.1 > UFS 2.0 > eMMC 5.1 > eMMC 5.0 > eMMC 4.5

 

論 UFS 的主要製造商,以 Samsung 及 Kioxia (前身為 Toshiba) 兩大科技公司領先,兩者同樣具 eMMC 業務,掌握兩大類別記憶體供應鍊。Samsung 作為最大智能手機廠商,旗下半導體業務負責提供 DRAM、NAND、相機影像感應器等重要元件,一條龍供應旗下電子產品所需的零件。

業界不少人視 UFS 成取代 eMMC 之新世代產品,提升 CPU、RAM 速度之外,儲存媒介的速度同樣有助改善手機效能表現,而近年開始有中階機採用 UFS,例如 Nokia 8.3 5G,可見 UFS 普及至其他價位產品乃大勢所趨。話雖如此,UFS 與 eMMC 價格距離依然顯著,平價智能手機將貨就價也是人之常情,故此 eMMC 仍有一定市場,加上 eMMC 5.1 速度並非完全落後,短期內不會被完全取代。

 

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