LPDDR5和UFS 3.0 下一代存储技术简析

如今的存储技术不像显示器那样更迭的十分快，但是这些存储技术对于智能手机的流畅体验至关重要，在这里我们将内存和外存统称为存储技术，这里的存储技术是推动高质量图像和视频以及超高清游戏和机器学习的关键。现阶段内存的带宽和容量比以往任何时候都重要。

幸运的是，新的存储技术已经出现了。这里新的存储技术包括LPDDR5 RAM、UFS 3.0以及SD Express存储卡。这些新的技术标准比他们的前一代更加迅速，接下来我们将逐一简述这三个全新的存储技术。

RAM作为计算机的重要组成部分在智能手机中也同等重要，现阶段智能手机对于内存的带宽要求非常高，因为手机中的CPU、GPU以及AI引擎都在使用同一个内存共享池，通常来讲，现阶段限制游戏以及高分辨率视频渲染的往往是内存和存储速度。

相对于LPDDR4，全新的LPDDR5大幅度的提高的读写速度。LPDDR5的读写速度预计将达到6400Mbps，这是LPDDR4的两倍，虽然后来重新修订的LPDDR4和4X的速度能达到4266Mbps，但是仍不及LPDDR5。

根据集成电路设计公司Synopsys的说法，LPDDR5引入了全新的WCK时钟的双差分时钟系统，差分时钟能提高频率，这样就无需增加引脚数量就能实现内存频率的提升。WCK时钟允许两个不同的工作点。除了WCK时钟外，LPDDR5还支持ECC功能，这样就能允许从传输错误或者存储电荷丢失中恢复数据。

除了在性能的提升外，LPDDR5在功率上有明显的下降，这也对移动设备有了更好的支持。LPDDR5还支持深度睡眠模式，在空闲状态时，LPDDR5电流可以下降40%。除了深度睡眠模式，LPDDR5还支持重复数据模式，这个模式能以低功耗进行数据的写入、读取等操作。高性能的同时有效地降低了功率。

不过，现阶段并没有厂商生产出第一款LPDDR5内存芯片，此前三星称正在推进LPDDR5商业化的进度，并有传闻称三星的LPDDR5内存芯片将在今年下半年开始生产。这样看来，我们最快能用上LPDDR5的手机还要等到明年。

随着技术的发展，现阶段高速的存储单元和高速的RAM同等重要，特别是想要读取超高分辨率的视频或者加载AR和VR高质量的资源时，高速的存储单元显得尤为重要。如今UFS正在取代eMMC，成为智能手机中存储单元的不二之选。JDEC此前已经发布了下一代存储规范UFS 3.0。相比于UFS 2.0，UFS 3.0在性能和功耗上都有许多改进。

UFS 3.0相对于UFS 2.0在速度上提高了一倍，UFS 3.0速度最高可以达到23.2Gbps。不过实际速度可能会低于理论值。根据规范，UFS 3.0兼容的设备需要支持HS-G4（11.6Gbps）和HS-G3（5.8Gbps），也就是说，理论上UFS 3.0速度远高于UFS 2.0。

除了性能上的提升外，UFS 3.0的工作电压也发生了变化。目前，规范中规定了三种工作电压分别是1.2V，1.8V和2.5V/3.3V，关于3.3V的问题，这是因为在2.5V的基础上，额外引入VCC线，这样能更好的支持即将推出的更高密度3D NAND闪存。换言之，UFS 3.0旨在支持更大的存储空间，这些未来都将在制造的产品中体现出来。

目前，还是像LPDDR5一样，只有三星在着手生产UFS 3.0存储芯片。未来可能很快将会适配智能手机。这个技术将会成为明年的主流存储单元。

存储卡作为智能手机发展史上一个重要的扩展产品，存储卡成为了扩展智能手机多媒体功能的重要介质，目前发展的也是非常迅速。尽管许多手机高端智能手机已经不再支持存储卡，但是存储卡还是在发展。最新推出的SD Express标准未来可能会取代microSD卡，尽管现阶段UFS存储卡也有很大的优势。不过，SD Express是现阶段速度最快的SD卡标准，并且它支持作为便携式SSD使用。

SD Express将PCI Express和NVMe接口整合到传统的SD接口中，PCI Express和NVMe接口作为在电脑上广泛应用的两种数据总线标准，在今天的SD卡上也得到了支持。

使用SD Express意味着支持PCI-E 3.0，也就是讲，数据的峰值吞吐量可以达到985MB/s，这在以前是无法想象的。这个数据比UHS-II microSD卡快三倍。同时，SD Express也支持NVMe v1.3，NVMe作为固态硬盘的行业标准接口，在SD Express上应用，意味着未来的SD卡能够像SSD一样可以安装系统或者软件，完全当做移动操作系统使用也是没有问题的。

除了超快的速度外，未来microSD卡支持的最大容量可以达到128TB，这在以往完全无法想象。SD Express标准目前兼容现有的microSD卡和端口，不过速度上会因为旧接口而受到限制。不过，UHS-II和UHS-III的接口在SD Express上使用，速度会掉会UHS-I，因为UHS-II和UHS-III的针脚和SD Express不同。新卡也会有兼容性的问题。