超能课堂(85)：华为说eMMC与UFS闪存体验一致，这事我们得谈谈
最近华为P10手机混用UFS闪存和eMMC闪存的事情是闹得沸沸扬扬，虽然华为一再强调更换闪存对用户在P10手机上的使用体验不会产生影响，但毕竟UFS闪存与eMMC闪存之间存在着巨大的性能差异，这个理由显然无法说服众多愤怒的花粉。
eMMC闪存与UFS闪存究竟有何不同？
不过对于UFS闪存和eMMC闪存之间究竟存在着什么不同，到底在哪些方面会影响用户的使用体验？这些问题恐怕不是每一个玩家都可以轻松答出，这次我们就顺藤摸瓜，给大家理一理UFS闪存与eMMC闪存之间的那些事。
什么是eMMC和UFS闪存？
eMMC的全称是embedded Multi Media Card，即“嵌入式多媒体存储卡”，这是一种针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。与我们常说的NAND闪存相比，eMMC闪存并不是单纯的存储芯片，它是在前者的基础额外集成主控芯片的产品，并对外提供自有标准接口，作用相当于PC上的SSD固态硬盘，而且由于自身体积很小，因此很适合移动设备使用。
eMMC闪存与UFS闪存在外观和作用上都没有明显区别
UFS的全称则是Universal Flash Storage，即“通用闪存存储”，同样是一种内嵌式存储器的标准规格，同样是整合有主控芯片的闪存，不过其使用的是PC平台上常见的SCSI结构模型并支持对应的SCSI指令集。
因此eMMC闪存与UFS闪存都是作为嵌入式存储器使用，从作用上来说并无明显区别。只是两者所用的标准规范不同，因此移动设备无论是使用eMMC闪存还是UFS闪存，都必须支持相应的eMMC规范或者是UFS规范。
eMMC闪存与UFS闪存的主要区别
虽然说eMMC闪存和UFS闪存在外观和作用上都没明显区别，但是实际上两者的内部结构却有着本质上的差异。eMMC闪存基于并行数据传输技术打造，其内部存储单元与主控之间拥有8个数据通道，传输数据时8个通道同步工作，工作模式为半双工，也就是说每个通道都可以进行读写传输，但同一时刻只能执行读或者写的操作，与PC上已经淘汰的IDE接口硬盘很是相似。
而UFS闪存则是基于串行数据传输技术打造，其内部存储单元与主控之间虽然只有两个数据通道，但由于采用串行数据传输，其实际数据传输时速远超基于并行技术的eMMC闪存。此外UFS闪存支持的是全双工模式，所有数据通道均可以同时执行读写操作，在数据读写的响应速度上也要凌驾于eMMC闪存。
因此现在有不少人将UFS闪存比作PC上的SATA接口硬盘，小编认为这个并不准确，因为SATA硬盘虽然用的是串行技术，但是其本质上使用的是ATA规范，仅支持半双工模式。实际上UFS闪存采用的是SCSI结构模型并支持对应的SCSI指令集，因此其应该相当于服务器平台上常见的SAS硬盘而不是普通的SATA硬盘。
正因为eMMC闪存与UFS闪存在内部结构上存在着本质上的区别，这让两者的理论带宽产生了极大的差异。近年来比较常见的eMMC闪存多应用eMMC 4.x或者5.x规范，其中eMMC 4.5常见于低端设备，理论带宽为200MB/s，现在已经基本淘汰；而eMMC 5.0/5.1标准在目前来说仍算主流，理论带宽分别为400MB/s和600MB/s，从数字上看并不算低。
然而与UFS闪存相比，eMMC闪存的这点理论带宽就不够看了。UFS闪存的相关标准是在2011年2月份首次亮相，当时的UFS 1.1标准其已经可以提供相当于300MB/s的理论带宽，而eMMC闪存要到2012年的eMMC 4.5标准时才可以提供200MB/s的理论速率。只是由于当时的应用环境以及产本成本等因素的限制，USF 1.1标准未能得到大规模的推广。
直到2014年UFS 2.0规范出炉后，eMMC闪存才被彻底碾压。UFS 2.0规范分为两部分，第一部分是UFS HS-G2规范，也就是我们常说的UFS 2.0，其单通道单向的理论带宽就可以达到1.45Gbps的水平，双通道双向的理论带宽就是5.8Gbps；而第二部分的UFS HS-G3标准，也就是我们常说的UFS 2.1，其理论带宽更是UFS 2.0的翻倍，达到11.6Gbps，eMMC闪存彻底望尘莫及了。
当然了以上只是理论带宽，在实际产品中我们很难看到有可以把理论带宽全部用完的产品，不过一般来说基于UFS 2.0规范的存储设备在性能上多少是要领先于eMMC规范产品。以三星提供的数据显示，UFS 2.0闪存的连续读写速度为350MB/s和150MB/s，而eMMC 5.1闪存的连续读写速度则为250MB/s和125MB/s，比起UFS2.0闪存确实要逊色一些。
不过与连续读写速度相比，UFS闪存在随机读写上的领先幅度要更大一些，特别是随机读取方面。同样是三星提供的数据，UFS 2.0闪存的随机读取性能可以轻松达到19000 IOPS的水平，而eMMC 5.1闪存只能达到11000 IOPS，前者的领先幅度超过了70%。
UFS闪存与eMMC闪存性能差异实测
由于UFS闪存和eMMC闪存都是嵌入式存储芯片，我们无法在同一测试平台上查看他们的差异，不过我们可以通过配置相近的手机来得到一个参考数据。这次参与对比的两台手机是我们评测室中同事的自用产品，其中一台是一加手机3，另一台则是联想ZUK Z2，两者均基于骁龙820处理器打造且均为64GB内置存储，其中一加手机3拥有6GB内存，使用UFS 2.0闪存和基于Android7.1.1的氢OS系统；ZUK Z2拥有4GB内存，使用eMMC 5.1闪存以及基于Andoird 7.0的ZUI系统。
测试软件使用的是AndroBench 5.0.1，全部设置为默认，测试时两台手机均为日常使用状态，其中一加手机3的内置存储尚有约30GB的可用空间，而ZUK Z2则有接近47GB的内置存储可用空间。
但即便在这样的情况下，一加手机3跑出来的存储成绩仍然大幅度领先于ZUK Z2，前者的连续读写速度为422MB/s和145MB/s，而后者仅有217MB/s和45MB/s，随机读写前者为78MB/s和15MB/s，而后者只有18MB/s和5MB/s，无论在哪一方面都被前者碾压。
连续读取对比
连续写入对比
随机读取对比
随机写入对比
虽然说这是两个不同手机跑出来的成绩，但考虑到两者配置上还是比较接近的，因此我们认为作为UFS 2.0闪存与eMMC 5.1闪存之间的性能比较，这个测试结果还是有参考价值的。从这个结果不难看出，UFS 2.0闪存有着凌驾于eMMC 5.1闪存的性能，在这个手机性能需求越来越高的年代，UFS闪存确实比eMMC闪存更适合用在高端手机产品上。
此外从这个测试结果我们也可以看到，目前UFS闪存尚未能完全发挥其理论带宽上的优势，这也就意味着UFS闪存依然有很大的发展潜力，未来还可以进一步拉开其与eMMC闪存之间的差距，彻底抛离eMMC闪存。后者虽然在性能上仍然满足目前的使用需求，但是从结构上来说已经“夕阳西下”，潜力已经被挖掘得差不多了。
UFS闪存与eMMC闪存就只有读写性能上的差异吗？
得益于全双工模式、串行数据传输技术以及SCSI指令集的支持，UFS闪存不仅在读写性能上高于同时期的eMMC闪存，其还拥有着更多领先于对手的优点。首先eMMC采用的是32位地址总线，这意味着其最大只能支持2TB存储空间管理，而UFS闪存在这方面则可以灵活调配，地址总线可以超过32位，因此其最大管理容量能够轻松超过2TB，当然就目前市场上的现有产品，两者的这个区别暂时未能得到体现，毕竟目前需要用到eMMC闪存或者UFS闪存的移动设备，内置容量也就刚刚达到256GB的水平。
除了可管理容量上限的不同外，目前的UFS 2.0闪存可以支持管理最多8个分区，而eMMC闪存则为4个分区；同时UFS 2.0闪存还支持数据队列、多线程、分区引导等功能，而eMMC在这方面则是基本空白，这也进一步地限制了eMMC闪存的发展潜力。
当然eMMC闪存也不是一无是处，UFS闪存相比eMMC闪存的主要劣势是在功耗上，以理论上的满载功耗而言，UFS闪存是要高于eMMC闪存的。但是由于UFS闪存性能更强的原因，往往在处理同一件事情的时候，UFS闪存满载运行的时间要比eMMC闪存更短，因此在实际功耗上，两者其实旗鼓相当，并无明显区别。
那么现在有哪些厂商可以生产UFS2.1闪存？
现在手机市场的主流是eMMC 5.1闪存与UFS 2.0闪存，前者多在主流级机型上使用，而后者则常见于高端机型，其中部分旗舰产品已经用上了性能更强的UFS 2.1闪存。不过现在能够生产UFS 2.1闪存的厂商并不多，其中已经宣布量产并推出市场的主要是三星、东芝以及SK海力士三家，美光的UFS 2.1闪存产品也已经进入量产阶段，不过目前仍未公布具体的信息。
首先三星目前已经有三款UFS 2.1闪存正在量产中，对应容量分别为256GB、128GB与64GB，采用FBGA封装，主要面向智能手机、平板电脑以及智能电视等产品，不过闪存的具体性能数据没有提及。值得一提的是，目前三星是唯一量产且销售256GB容量UFS 2.1闪存的厂商，在这方面要略为领先于其他厂商。
东芝方面则同样有三款UFS 2.1闪存正在量产中，对应容量为32GB、64GB和128GB，采用FBGA封装，最大数据传输速度为1166MB/s，也是面向智能设备领域推出。
SK海力士的UFS 2.1闪存共计有三款型号，对应32GB、64GB与128GB容量，同样是采用FBGA封装，具体性能数据没有提及。
总结：UFS闪存在结构与性能上均领先于eMMC闪存
从上面的数据我们可以看出，UFS闪存无论在结构还是性能表现上均要领先于eMMC闪存，两者之间的差距在UFS 2.0/2.1以及eMMC 5.0/5.1级别产品上有着更为明显的体现。
随着移动设备基础性能的提升，以及用户在移动设备上的多任务执行等需求的增加，手机闪存性能的提升已经迫在眉睫。从长远的角度来说，有着更进一步发展潜力的UFS闪存显然比eMMC闪存更加适合移动设备，也更加符合移动设备的发展进程。
当然我们并不是说eMMC闪存必须马上淘汰，毕竟在目前的使用环境来说，eMMC闪存还是可以满足正常使用需求的。只是现在eMMC闪存的潜力几乎是挖掘殆尽，很容易就会在使用体验特别是一些相对极端的使用环境下形成瓶颈，这也是为什么eMMC闪存多数会用在“够用就好”的主流级产品上，而讲究极致体验的高端旗舰型产品多数会采用UFS闪存的原因。