RAM和ROM发展历史回顾

　　LPDDR4和UFS 2.0分别属于RAM和ROM两种不同存储介质技术，接下来我们分别回顾一下这两种技术和PC上DDR内存、SSD硬盘之间的历史演进关系。

三星DDR和LPDDR里程碑节点

　　DDR和LPDDR其实都是DRAM，而全球三大DRAM厂商之中，又以三星和智能手机关系颇为密切，为了方便读者理解，以三星为例看看DRAM历史的演进过程。美光和SK海力士的历史演进也类似。半导体更新迭代大致按照摩尔定律推测，而架构和工艺制程的更新成为了最主要的两条主线，处理器如此，RAM和ROM也如此。从上面表格可得，DDR和LPDDR除了在架构上从DDR逐步更新到如今的DDR4和LPDDR4，工艺制程上也从5xnm一路更新到如今的2xnm。

　　和处理器类似，18nm和20nm只是不同厂商在同一代工艺节点上表现出来的数值误差，实则上并没有跨越两代工艺制程，另一方面，10nm和Post-DDR4只是三星的愿景，暂时还没有实现。

LPDDR和DDR重大历史回顾

　　纵观LPDDR和DDR历史，制定固态技术标准的JEDEC协会对DDR和LPDDR两种技术提出了标准规范。将智能手机和行业标准发展关联起来，12年5月发布的LPDDR3标准规范，13年3月的三星S4正式用上了，同年7月，三星Note 3也冲上了3GB RAM的高度。14年8月，JEDEC发布了LPDDR4标准规范，并定义最高频率为3200MHz。15年3月，MWC上三星发布了搭载LPDDR4 RAM的三星S6和三星S6 Edge，同年8月，三星发布的另外两款旗舰——三星Note 5和三星S6 edge+将RAM容量提高到4GB。

SSD和ROM领域

　　先来解释一下上面表格出现的一些专业术语，SSD是固态硬盘，ROM是手机存储。它们两者归根到底其实都是NAND Flash，下文会详细介绍SSD和ROM之间的关联。SSD根据成本和存储颗粒寿命再细分为TLC SSD、MLC SSD、SLC SSD（相同容量前提下，上述三者一般来说成本和寿命依次提高），而U盘和SD存储卡其实也是TLC SSD的一种形态。2D NAND是早期的一种SSD内部颗粒排列技术，而V-NAND则是如今由三星主导的3D平面上全新的颗粒排列技术，通过把内存颗粒堆叠在一起来解决2D NAND闪存带来的容量限制等问题。类似技术还有3D NAND，则是由Intel和美光合资的IMFT主导。

　　熟悉固态硬盘的消费者应该知道早期的消费级SSD主要是以MLC颗粒为主流的，SLC比较昂贵，TLC未成气候，所以成本上始终无法进一步降低。TLC寿命短和易损坏的弊病导致在2012年以前，它们一般只用在U盘和SD存储卡上，但是由于技术进步，TLC颗粒寿命得到了控制，从此出现了采用TLC颗粒的840和840 EVO SSD，进一步将成本降低，也让SSD开始走近平民百姓。

　　如今除了三星，浦科特、金士顿、SK海力士等厂商也纷纷推出采用TLC颗粒的SSD。另一方面，除了存储颗粒本身的不同，存储颗粒之间排列方式也发生了改变，从刚开始的2D平面排列上升到立体空间3D排列，也就是如今的V-NAND排列方式。不知不觉，这种排列方式已经经历了3代产品，850 PRO和850 EVO在较早前也成功升级换代，分别换上了第三代V-NAND排列的MLC芯片和TLC芯片，进一步增大了存储容量，突破4TB级别的里程碑。Intel和美光合资公司IMFT则称类似技术为3D NAND。

eMMC和UFS重要历史回顾

　　在ROM领域，2013年10月，JEDEC发布eMMC 5.0标准，其实同年7月底，三星已经能够量产eMMC 5.0存储产品。在业界开始准备采用UFS这种新的存储介质取代eMMC的时候，在13年9月JEDEC发布UFS 2.0标准之后，相隔不到两年，15年3月，三星就在MWC上正式发布搭载了UFS 2.0的手机。

LPDDR4

　　在介绍LPDDR4和UFS 2.0两项在RAM和ROM领域最新技术之前，我们先来介绍一下JEDEC这个组织。

　　根据百度百科的定义，JEDEC固态技术协会（JEDEC Solid State Technology Association）是微电子产业的领导标准机构，作为一个全球性的组织，JEDEC所制定的标准在过去50余年的时间里，已经被全行业广泛接受和采纳。JEDEC的主要功能包括术语、定义、产品特征描述与操作、测试方法、生产支持功能、产品质量与可靠性、机械外形、固态存储器、DRAM、闪存卡及模块、以及射频识别（RFID）标签等的确定与标准化。所以才会有今天的LPDDR4和UFS 2.0标准出台。

　　JEDEC固态技术协会在14年8月发布的新一代低功耗内存标准LPDDR4(Low Power Double Data Rate 4)，是面向低功耗内存而制定的通信标准，以低功耗和小体积著称，专门用于移动式电子产品，例如智能手机。下面我们看看台式机、笔记本和服务器领域的DDR标准和LPDDR标准的一些区别。

DDR和LPDDR区别

　　如上图所示，LPDDR的运行电压（工作电压）相比DDR的标准电压要低，这也符合了低功耗小体积的身份和定位，另一方面，两种标准版本迭代时间并不是一致的，DDR4相比LPDDR4标准制定和出台要早上不少。

　　接着我们对比一下LPDDR3和LPDDR4之间区别，前者和LPDDR2类似，采用单通道设计，而且位宽只有16bit，理论上最高工作频率为2133MHz。LPDDR4采用了双通道设计，即使依然是16bit的位宽，但是由于引入了双通道的概念，所以最终能够实现32bit的位宽，同时最高工作频率提升到3200MHz，上文小编提及过，决定RAM传输带宽的几个要素之中，LPDDR4都有针对性地提高，所以带来的系统运行速度和文件传输速度的提升也会比较明显。

UFS 2.0

　　目前市面上主流的ROM标准有两种——eMMC 5.0和UFS 2.0，它们都属于NAND Flash。前者有更成熟的生产工艺，后者有更强大的性能?；痪浠八担厦媪街执娲⒈曜计涫悼梢钥醋魇荢D存储卡和U盘的近亲，不过相比micro-SD卡，eMMC 5.0和UFS 2.0无论是传输速度还是可靠性上都要高上不少。

　　eMMC (Embedded Multi Media Card) 为MMC协会所订立的、主要是针对手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格。eMMC目前是主流的便携移动产品解决方案，目的在于简化终端产品存储器的设计。由于手机内部NAND Flash芯片来自不同厂牌，包括三星、东芝、海力士、美光等，当设计厂商在导入时，都需要根据每家公司的产品和技术特性来重新设计，过去并没有一种技术能够通用所有厂牌的NAND Flash芯片。

　　eMMC的设计标准，就是为了简化NAND Flash的使用，将NAND Flash芯片和控制芯片设计成1颗MCP芯片，手机客户只需要采购MCP芯片并放进新手机中，无须处理其它繁复的NAND Flash兼容性和管理问题，最大优点是缩短新产品的上市周期和研发成本，让其更快地推出市场。

　　eMMC 4.4的读取速度大约为104MB/s，eMMC 4.5则为200MB/s，eMMC 5.0为400MB/s，但是因为使用的是8位并行总线，因此性能潜力已经基本到达瓶颈，以最新的eMMC 5.1规范来说，其理论读取速度为600MB/s左右，性能的大提升基本是不可能的了。

UFS是未来的主流存储标准

　　2011年JEDEC发布了第一代通用闪存存储（Universal Flash Storage，简称UFS）标准，希望能够替代eMMC。然而，第一代的UFS并不受欢迎。2013年9月，JEDEC发布了新一代的通用闪存存储标准UFS 2.0，该标准下的闪存读写速度可以高达1400MB/s，这相当于在2s内读写两个CD光盘的数据。

eMMC和UFS对比

eMMC和UFS对比

　　与eMMC不同，UFS 2.0的闪存规格采用了新的标准，它使用的是串行总线，类似机械硬盘的PATA接口向SATA接口的转变，并行总线就是每一次能够传输多个二进制位数据，而串行总线就是每一次只能够传输一个二进制位数据，看样子好像并行总线更好，实则不然，虽然上面提及到eMMC拥有8位并行总线，每一次能够传输8个二进制位，但是如果串行总线每一次传输数据的速度足够快，并行总线传输一次的时间，串行总线已经传输了10次甚至20次，这样的话，串行总线就能够在相同时间内传输10位甚至20位数据。

　　另一方面，UFS 2.0支持全双工运行，可同时进行读写操作，读取和写入操作都有专门的通道，还支持指令队列。相比之下，eMMC是半双工，读写必须分开执行，读取和写入操作共用同一条通道，指令也是打包的，在速度上就已经略逊一筹了。打个比方，单车道和双车道的区别不用多解释也知道哪条车道的行车更加顺畅，关键是，那条单车道还是分时复用车道，这段时间全部车辆只能自西向东行驶，下一段时间全部车辆只能自东向西行驶，工作效率不如两条独立车道，分别引导两个不同方向的车流。而且UFS 2.0芯片不仅传输速度快，功耗也要比eMMC 5.0低一半，可以说是日后旗舰手机闪存的理想搭配。

eMMC和SSD关系

eMMC和SSD区别

　　最后让我们看看台式机/笔记本/服务器上SSD和智能手机中ROM的共同点和不同之处。

　　众所周知，SSD是固态硬盘，主要由主控制器、闪存芯片阵列（阵列、阵列、阵列，重要事情说三遍）和缓存组成?；捍嬗惺焙蛞材芄患稍谥骺匦酒凇Ｖ骺刂破髯饔玫韧谑只械拇砥?，负责协调闪存芯片阵列中单个闪存芯片之间，闪存芯片阵列和缓存之间，还有协调SSD和外部电路（例如台式机内存、处理器）的数据传输。

　　eMMC更像是微型版的SSD，将主控、缓存和闪存同时集合在一块芯片中，注意，只有一块闪存而不是闪存阵列，这就是SSD和eMMC最明显的区别，另外，主控、缓存和闪存一般是通过BGA封装方式封装成一块MCP芯片，这种芯片集成度相当高，更适合塞进去体积较小的手机中。

　　总结：简简单单的一台智能手机，背后却隐藏着强大的半导体产业，毫不夸张地说，处理器、RAM、ROM、基带芯片、摄像头CMOS，还有SoC主板上大大小小功能不同的芯片，其实都来源于半导体产业。半导体产业对智能手机的发展起到推波助澜的重要作用。

　　同时我们也要意识到半导体产业在我国的尴尬地位，这也是如今国产厂商经常说支持“新国货运动”的最大难关，在信息化时代，除了手机，身边电子数码产品、智能穿戴设备、家庭影音系统等设备基本上都是以半导体为核心元件的，只有掌握了半导体核心技术，拥有自己的晶圆厂，真正做到制霸半导体产业，才有资格摆脱半导体领域那些巨鳄对上游供应商的把控，做到自产自销，降低成本，将最先进的半导体技术推向全球，从做产品、再到做服务、最后制定行业标准。也只有在那个时候，“新国货运动”才能够真正打响。

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