不一样的闪存 手机存储性能的云泥之别

《电脑爱好者》2017年第8期 2017-09-12 14:51专题 标签:手机存储 闪存
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不知道大家有没有发现一个问题,智能手机的运行速度和流畅度总在不断的提升。这背后固然有更强大处理器和优化后新版Android系统的功劳,但最关键的核心,还是取决于手机存储介质的不断升级。

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存储性能的云泥之别

首先我们看一张早期智能手机持续读取速度的对比图片(图1),排名靠后的几款手机仅有100MB/s左右,而排名居中的手机则拥有2倍于前者的性能,至于iPhone 6s Plus更是拥有4倍性能,这就很能说明问题了:

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图1 :Nexus 6排名垫底的原因是开启了全盘加密,所以拖累了整体性能

我们在手机上安装APP的数据和缓存会保存在ROM(存储单元)里,ROM速度越快,APP加载和运行的速度自然也就越快。图1中手机间存储性能之所以出现了云泥之别,就是因为它们的ROM采用了不同的存储介质。

ROM的存储介质之别

智能手机的存储芯片源于NAND闪存,只是存在eMMC和UFS两种存储介质。其中,eMMC(嵌入式的多媒体存储卡)是中低端Android手机的标配,我们可以将它理解为将NAND闪存、主控芯片封装在一起的闪存盘(U盘),并通过BGA封装的形式焊在了手机的主板上(图2)。想提升这个内置闪存盘的性能,只有不断改进eMMC的总线接口,于是就有了eMMC4.4、eMMC4.5、eMMC5.0和eMMC5.1的不算演进。

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问题是,eMMC的结构性质注定它不可能获得太强的性能。以最新的eMMC5.1为例,其实际持续读取速度也就在280MB/s上下(图3)。

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参考PC领域存储设备的演进,既然闪存盘性能落伍,那换个SSD闪存盘不就结了?于是,UFS(通用闪存)便出炉了。简单来说,eMMC性能差是因为它只支持半双工运行(读写必须分开执行),而UFS则改用了全双工运行,能够同时读写数据(图4)。我们可以将UFS理解为SSD,虽然它和闪存盘都是由NAND闪存芯片构成,但不同的运行机制,导致两种存储设备的性能就有了云泥之别(图5)。骁龙820/821、三星8890等上代旗舰处理器都支持UFS2.0,持续读取速度可轻松达到400MB/s以上(图6)。

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问题来了,苹果iPhone 6s Plus貌似没有采用UFS,但它的速度为啥也能超过采用UFS2.0的一众对手?答案是,苹果在手机上引入了MacBook身上备受好评的NVMe协议,同样让以NAND为主大的存储介质获得了媲美SSD的性能。

比快更快的UFS2.1来了

虽然UFS2.0被苹果的NVMe存储方案压着,但这种情况并没有维持太久。因为UFS 2.0共有2个版本,其中一个是HS-G2,也就是目前的UFS2.0。而另一个版本名为HS-G3,其理论传输速率可达到11.6Gbps,也就是UFS 2.0的2倍。而HS-G3现在也有了新的名字:UFS2.1,并被麒麟960处理器首发,华为旗下的Mate 9、P10和荣耀V9就是首批采用UFS2.1存储技术的手机。

随后,骁龙835、三星8895、联发科Helio X30等新一代10nm处理器也都会加入对UFS2.1的支持,从而实现在存储性能上的反超(相对苹果)。那么,UFS2.1在现实中到底能有多快?

CFan对Mate 9、P10和荣耀V9都进行过评测,其中荣耀V9的存储性能最出众,持续读取速度达到了738MB/s(图7)。究其原因,是因为我们评测的荣耀V9是128GB容量的高配版。和SSD类似,UFS技术也存在容量越高性能越强的增益特性。

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理性看待智能手机的涨价

细心的读者可能发现了,最近半年来很多手机都出现了提价现象。而一些高端机型的32GB、64GB和128GB的不同容量版本之间的价差也较以往有了很大的提高。比如,去年某款旗舰手机32GB版本售价2299元,那64GB版可能仅售2499元。但如今很多新品32GB和64GB版本间可能会出现500元甚至更高的价差。

我们需要理性看待类似现象。一方面,近期各种原材料涨价是诱因,而新一代旗舰手机的存储模块已经都升级到了UFS2.0或UFS2.1,成本自然要比以前的eMMC贵上很多。想一想现在能达到100MB/s级别读取速度的32GB存储卡还要卖399元,速度已经突破400MB/s大关的手机存储是不是价值更多呢?