都在說RAM和ROM 可你真的懂這些儲存原件麼?

2021-09-23 09:47:28 字數 2597 閱讀 2845

今天,**全球半導體觀察發文稱,因為智慧型手機和固態硬碟的強勁需求,第四季度的nand flash快閃儲存器將比之以前處於更加嚴重的缺貨狀態,言外之意,快閃儲存器可能要漲價了!

說到快閃儲存器,很多人都會想到執行記憶體和儲存記憶體,關心手機硬體的朋友應該都對cpu、gpu、螢幕和電池等部件非常熟悉,但是對於產品效能同樣非常重要的ram(執行記憶體)和rom(儲存記憶體)相信就沒有那麼多人有很多了解了,今天的這篇文章,就先來說說儲存記憶體的那些事。首先,和cpu等不一樣,rom的效能好壞的評價並不和計算能力相關,衡量一塊快閃儲存器和運存效能好壞的,只有兩個指標:資料讀寫速度和容量。

3d nand為快閃儲存器容量打了興奮劑

關於容量,首先需要強調,手機儲存容量、固態硬碟(ssd)、u盤和sd卡等使用的都是一種叫做nand的儲存介質,傳統的儲存介質還有機械硬碟(hhd),也就是傳統的光碟儲存。特點是斷電之後也能保持儲存的資料不丟失,可以作儲存資料用。而所謂的ram(執行記憶體)則是通過某種電容(dram、sram或rram)儲存資料的,斷電之後資料馬上消失,但是資料吞吐速度及其迅速,這裡不做深究。

我們都知道現在蘋果已經將自家的iphone容量整體翻了一倍,從以前的16gb/64gb/128gb改為了32gb/128gb/256gb,所以即使今年的iphone7銷售情況並不能比上去年的iphone6s,但是對nand快閃儲存器的需求量仍然**了接近一倍,再加上固態硬碟的**持續走低,這種幾年前還是奢侈品的硬碟現在已經走進尋常百姓家,需求量也大大增長,這一切都促使著nand快閃儲存器產量需要大幅增加。再加上2d nand的生產線很多都為最新的3d nand快閃儲存器騰了出來,而3d nand技術,就是最近幾年快閃儲存器容量飛速增長的最大助力。

傳統的2d-nand如果想要在同樣的晶元體積上增加儲存容量,需要nand cell單元製程越做越小,這樣才能在單位面積中塞入更多的儲存單元,可是物理這個東西總是有極限的,在20nm工藝之後,隨著單元體積的進一步縮小,會帶來越來越嚴重的電子干擾現象,這就使得儲存晶元的可靠性與讀寫效能反而會降低。

在這種窘境下,3d nand技術被提了出來,簡單來說就是將原來平面排列的nand cell再加乙個垂直方向上的堆疊,這種垂直方向的排列可以在微觀下數倍的增加可用體積,可是因為單個cell單元的體積極小,所以並不會在巨集觀層面帶來體積增加。並且因為可用體積成倍增長,使用3d nand堆疊的快閃儲存器可以用更加成熟的製程,所以三星、intel等廠商生產的3d nand快閃儲存器都是使用的30nm左右的製程,而不是20nm以下的製程,這也為3d nand帶來了更加優秀的可靠性。例如目前20nm工藝下的mlc快閃儲存器的擦寫次數普遍是3000次,而使用了3d nand技術的三星的v-nand快閃儲存器可達35000次。

正是因為3d nand技術的提出和普及,現在我們越來越多地看見在以前難以想象的1tb sd卡這樣的怪獸級儲存裝置,而在相同的晶元體積下,手機的rom和電腦的ssd等也有著越來越大的儲存容量。可惜的是這項擁有光明前景的技術在國內無人能夠掌握,三星和intel等廠商已經能夠製造36、48層甚至是64層的3d nand堆疊,國內前段時間也傳出中芯將在武漢花費160億美元建立dram和nand工廠,可是就現在的情況來看,國內廠商僅僅能夠生產出4層堆疊的3d nand,和業界巨頭來比還相去甚遠。

emmc傳輸協議已近黃昏,三星、蘋果為了新標準互不相讓

除了容量,讀寫速度也是制約使用體驗的因素之一,想必所有人都嚐到過遊戲、應用載入過慢的痛苦,但是隨著各家廠商提出新的標準規格,近年來小到不起眼的手機記憶體也迎來了突飛猛進的發展。現在的記憶體標準規格可以分為3類,一是傳統的emmc,再就是分別由三星和蘋果提出的ufc標準和nvme標準。

其實這些標準就是在nand儲存晶元的基礎上,再加上了控制晶元,接入標準介面,進行標準封裝,形成乙個高度整合的儲存模組。有點像手機中的soc,將所有需要的東西都塞到乙個模組中,方便手機製造商直接拿來裝在主機板上,簡化了產品研發的流程。不過這三種標準更多的只是在介面和資料傳輸協議上的標準,在儲存介質上,都是使用的nand快閃儲存器。

emmc在之前一直都是業內主流的記憶體標準,通俗的來說,emmc=nand快閃儲存器 快閃儲存器控制晶元 標準介面封裝,ufs和nvme也都是如此,不同之處在於快閃儲存器控制晶元和介面協議不一樣。emmc從emmc4.3一路發展到4.4、4.5直到現在的5.0,傳輸速度也從50mb/s一路狂飆到200mb/s直到現在emmc5.0的400mb/s,再往後還有emmc5.1高達600mb/s的傳輸速度。

不過用三星的話來說,emmc標準的潛力已經被榨乾了,ufs標準才是未來。emmc在一段時間裡只能夠讀取或者寫入一種狀態,而ufs2.0支援同時讀寫資料,並且在傳輸速度上可以達到780mb/s。在功耗方面,雖然在滿載工作時功耗比emmc高,但是待機狀態下卻低得多。現在使用了ufs2.0的手機已經很多了,使用了高通驍龍821、820和三星exynos 8890等處理器的手機都已經支援ufs 2.0。

不過蘋果一向在硬體上愛默默地堆料,使用了nvme協議的iphone6s和iphone7讀寫速度都達到了三星s7的2倍以上,所以說iphone的流暢不僅僅是系統的問題,在硬體上,蘋果可一直都是領先安卓陣營的。不過據說在隨機讀寫速度這一項上,ufs2.0的表現要優於nvme,這代表著在日常複雜的使用環境中,ufs是有優勢的。並且據說三星即將推出ufs2.1標準,讀寫速度可以達到讓人咋舌的1.5gb/s。

近期就有傳言稱華為將要發布的麒麟960處理器就將支援ufs2.1,而作為三星自家的標準,也有很有可能出現在三星的手機中,不知道最後誰能夠成為第乙個在儲存速度上打敗iphone的手機廠家。

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