e-MMC存储器为什么如此受青睐，它的优势是什么

自从告别功能机时代，智能手机、平板电脑等各类终端产品持续走热，存储器件作为智能硬件设备的关键元器件，也伴随市场需求不断演进迭代，存储器件存在于智能手机中的形态也与时俱进着。智能手机与平板电脑等移动设备蓬勃发展，任何一个部件都有可能影响到手机的整体性能和体验，处理器、内存、闪存、屏幕等等。相较于处理器芯片，存储性能这些年在智能手机上的重要性也开始逐渐凸显，随着处理器性能的提升以及手游的画面质量的提高，存储设备的带宽渐显重要。

此外，随着消费者的差异化需求，同类不同配置设备的兼容性问题日趋重要，于是出现了以eMMC(嵌入式多媒体存储卡)和UFS(通用闪存存储)为代表的新型存储器，解决了以往采用NAND FLASH作为存储介质时在读写控制、坏快管理、系统升级与维护方面的巨大成本缺降。eMMC将NAND FLASH和NAND FLASH控制器与标准接口封装到一起，对外采用8bits的标准并行接口，在2018年之前非常广泛应用于智能手机、平板、相机等消费电子产品中。UFS则是继eMMC后的新一代通用闪存标准，采用高速串行通信的方式进行数据传输，传输速度相对与eMMC，有了进一步的提高， 2017年也开始在智能手机等领的使用，到如今已经智能手机闪存市场几乎已经是UFS的天下，eMMC 份额逐年减少，目前只有少部分低端机使用。

eMMC和UFS都是手机、平板、存储卡等常用的闪存规格，都是面向移动端 Flash 的标准，二者的接口技术大相径庭。

eMMC 依托 MMC标准，沿用了 8 bit 的并行接口，采用八个通道传输数据，半双工模式，储存时不能读取，eMMC  5.1标准理论最高值最高可以达到400 MB/s。UFS用高速串行接口取代了并行接口，采用全双工模式，可以读写同时进行，每个通道的传输数据效率和带宽都远高于emmc，目前智能手机的应用已经进入UFS3.0。图一所示，为UFS与eMMC 读取速度、带宽等的比较。

随着技术的发展日臻成熟，移动设备得以衍生出不同等级的产品，以贴合不同消费者的需求， CPU有低中高端之分，内存也有所谓内存阶层的概念，不同价位的消费电子产品，要让储存容量、运算速度、单位价格等相异的多种内存妥善分配，达到最大经济效益。

随着移动设备基础性能的提升，更有发展潜力的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，智能手机的发展中，所配置的闪存逐渐从eMMC 有绝对优势占主导地位变为了UFS主宰中高端市场。就价格而言，Emmc一般用于低端手机，UFS用于高端旗舰手机。目前，UFS 3.0 在高端旗舰机站稳脚跟，UFS 2.1逐渐向千元机下沉，eMMC 在手机市场的份额被挤压得越来越小。但是， eMMC设计的目标应用是对存储容量有较高要求的消费电子产品，可以逐渐转身面向智慧屏、平板电脑、摄像机、楼宇安防，广阔的市场大有作为，在如录音笔、光猫、机顶盒、AR/VR、智能手表、汽车导航、智能后视镜、游戏机等领域甚至更吃香，它的特点和性价比决定了它暂时并不会退出历史舞台。

在汽车电子中，无论传统燃油汽车还是新能源汽车，虚拟仪表盘的设计只会越来越高要求，随着新能源汽车的推动和汽车更新换代的要求，eMMC 同样有不小的市场需求。而在平板市场，对于反应速率的要求远没有手机那么高，在未来的一到两年，eMMC 还将见于正常的平板硬件配置当中。

此外，随着新基建的布局，与中国目前4000万4G基站相比，目前的5G基站建设数量远远达不到大规模普及5G手机的要求，三大运营商需要采购大量eMMC芯片，进行5G基站建设，故而eMMC 在5G建设中有不小的市场份额。

随着新农村建设的逐年逐步推进，安防市场在eMMC 的需求仍然稳定，而5G的普及之下，智慧楼宇的改造项目将会越来越多，被手机市场排挤eMMC 在此会重新焕发生机。

图 3 eMMC 在智能家居的应用

智能家居市场在逐年扩大，目标只有一个——用户体验，智慧屏在家居升级中将运用得越来越多，用户体验极为重要，其中eMMC 的使用将为其性能提升做出不小的贡献。如图三所示，智能家居的应用场景高度成熟化与灵敏化，离不开eMMC 的参与，其中的网关更是必然。

eMMC 市场运用广泛，是科技发展的结果，也是人对交互性产品的用户体验要求不断提高的必然结果。

eMMC 登上历史舞台，源于智能手机不同配置相似设计的要求，源于更新换代的设计压力。在eMMC 出现之前，手机的内置存储主要靠单一的Nand Flash。如图4所示 ，与eMMC 相比：Nand Flash的接口和时序不标准。NandFlash其实是一个品类而不是一个固定产品，各个厂家的产品并不能直接通用。

Nand Flash的引脚太多，体积大。所以Nand芯片不能用在对体积要求很高的小型产品上，这极大限制了Nand的直接使用。Nand Flash的容量不能灵活控制。用同一家厂商的Nand芯片，不同容量引脚接口和封装等也能不同，同系列产品不同容量，设计与生产较为麻烦。 Nand Flash有坏块，于是人们就发明了坏块管理技术，去标记坏块避开使用。

Nand Flash 需要ECC（错误校验）。有时候一些块中的某些特定位就是会在隔了一段时间去读取时发生了翻转，这里原来存进去是1结果读出来是0了。解决办法就是ECC，我们写入时先用算法计算得到数据的ECC值，把ECC值和块内数据一起存入Nand中。待读出时也是把块内数据和ECC一起读出，然后再用相同的算法计算块内数据的ECC，和读出的ECC进行比较，如果相同就认为数据未发生任何反转。坏块管理和ECC，都需要配置额外的CPU帮助使用Nand Flash。

鉴于以上问题，为Nand Flash在移动设备中的应用造成了阻力，于是eMMC登场。eMMC的出现，解决了NAND FLASH的开发缺陷，eMMC将NAND FLASH和NAND FLASH控制器与标接口封装到一个BGA封装的芯片中， eMMC控制器负责对FLASH完成坏块管理、ECC校验、擦写均衡等操作，同时对外采用统一的接口和标准的规范， 便于产品的二次开发，具有兼容性好，容易升级等优势。标准体现在至少三个方面：物理封装、硬件电平和脚位、软件时序。所以所有的EMMC芯片，在既定封装下，无论厂家和容量，都可以直接替换使用，方便采购，方便替换，所以极大降低了产品设计和备货上的难度，极大降低了成本。如图5是eMMC 的结构框图。

 

eMMC最大优点加快了新产品的更新速度，减少了研发成本，缩短了新产品的研发周期。eMMC是针对智能型手机所设计的内嵌式存储器规格，是外接式记忆卡MMC的延伸， eMMC之后也扩散至平板计算机(Tablet PC)应用领域。

1、BOOT1&BOOT2 ROM

此分区的主要作用是支持emmc启动系统而设计的。该分区的数据，在EMMC上电后，可以通过很简单的协议读取出来，同时在各个platform中都可以支持将ROM代码在上电之后，将EMMC BOOT分区的内容加载到SOC内部的SRAM中执行。

2、RPMB partition

RPMB 是 Replay Protected Memory Block 的简称，它通过 HMAC SHA-256 和 Write Counter 来保证保存在 RPMB 内部的数据不被非法篡改。在实际的应用中，RPMB分区通常用来保存安全相关的数据，例如指纹数据、安全支付相关的秘钥等。

3、General Purpose Partition 1～4

此区域则主要用于存储系统或者用户数据。General Purpose Partition 在芯片出厂后需要主动进行配置后，才会存在。

4、User Data Area

此区域则主要用于存储系统和用户数据。UDA分区通常会进行更加细致的划分，在安卓系统中，通常会在此区域中分出BOOT/system/userdata等分区。

MMC技术上比Nand好，但是也确实比Nand便宜。EMMC便宜的一大原因就是因为标准化。标准就可以大规模生产，大规模流通，大规模压货，大规模使用。EMMC便宜的另一大原因是内部使用MLC而不是SLC。相同容量的MLC 比SLC便宜，但是 更容量出现坏块和翻转，所以广泛使用的Nand还都是SLC的，直接使用MLC Nand时，NAND CONTRAL成本较高，而EMMC解决了这个问题，内置的控制器很好的管理了MLC Nand，因此可以做到容量很大、使用简单，还便宜。

作为非易失性存储器市场的领导者，Macronix推出了一系列e•MMC™存储器，以满足高容量存储和高可靠性应用的需求。Macronix公司在闪存设计和管理方面的多年经验与其先进的NAND闪存制造技术相结合，使该类型产品至臻优秀。

凭借在嵌入式解决方案方面的丰富经验，Macronix能够开发优化的管理固件，以提供更长的产品寿命和健壮的数据完整性。该托管闪存解决方案优化了内存映射、坏块管理、损耗均衡和错误纠正技术，以满足设计者对更高可靠性的要求。面对苛刻的应用程序环境的挑战，Macronix的e•MMC™内存可以帮助设计者提高系统可用性和减少维护工作。

Macronix集成其MLC NAND闪存和控制器、标准接口于一个1x10mm BGA中。旺宏的eMMC 采用MMC™5.1标准接口，支持e•MMC™5.1标准的高级功能。总线宽度为x1 / x4/x8， 具有高速(SDR、DDR)、HS200和HS400模式，数据传输速度高达400 MB/ S，有1GB/2GB/4GB/8GB的存储容量提供，都采用153-FBGA(11x10)封装，自带掉电保护。无论容量大小，几乎都可以达到9MB/S的写入速度。 

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