UFS3.1新特性

转载：https://zhuanlan.zhihu.com/p/106570608

UFS 3.1的四项新功能

其实严格来说小米说的那3个功能中HPB是可选的，具体来说UFS 3.1（JESD220E）标准在UFS 3.0（JESD220D）基础上新增了三个功能和一个可选功能，他们分别是Write Booster、DeepSleep、Performance Throttling Notification和可选的HPB功能。

Write Booster：也有叫Write Turbo的，其实这个技术就是SSD上常见的SLC Cache，可以显著提升写入速度，当然这个不是没有代价的，我们后面再说。
DeepSleep：就是深度睡眠，这个很好理解，看到睡眠就知道这个与节能相关，该功能可以让UFS设备进入低功耗状态，达到节能的目的。
Performance Throttling Notification：就是性能限制通知，我们都知道当温度过高的时候，会影响闪存的性能，这个功能就是当温度过高影响存储设备性能的时候，UFS设备可以告知系统该情况。
HPB功能：该功能让UFS的主控可以把映射表缓存在手机内存中，这个功能在无缓存的SSD上很常见，说白了就是利用手机内存当缓存，这样就不需要自带DRAM缓存了，属于节约成本的技术。

影响

DeepSleep和Performance Throttling Notification没有什么太多好说的，通过功能介绍就能够很好明白。Write Booster其实就是SSD上面的SLC cache技术，那么SLC cache是怎么回事呢？熟悉固态硬盘历史的人都知道，SSD的颗粒最早期是SLC的，后来是MLC，而到了今天基本上都是TLC的天下了。

上图就是SLC，MLC和TCL的差异，有人看到上面每单元bit数的时候，觉得SLC是1个，TLC是3个，怎么会说SLC速度最快呢？按照一般的想法TLC一个单元3个，速度应该更快才对啊，我想他们的想法应该和下面的这个图一样吧，可惜这种想法是有问题的。

实际上每单元bit数是通过电位来区分的，而每个单元存储的数据位数越多，需要的电位精度度就越高，充电就越困难，如果检测发现失败了，还要重新进行充电，写入就变得慢，读取也是一样，速度也会变慢。简单来说SLC因为电位精度要求低，写入读取的成功率很高，当然代价就是成本高。

那么SLC cache就是将TLC进行模拟，本来TLC一个单元可以存储3bit，我现在将其模拟成SLC，模拟的办法很简单，那就是将TLC的电位进行屏蔽，就保留2个电位，这样这两个电位的精度要求就大大降低，写入速度就看看大大的提高了。

这个技术在SSD上面已经广泛使用，厂家可以将SSD上的部分TLC颗粒模拟成SLC，这部分空间就叫做SLC cache，因为用户往往不会持续大量的写入数据，因为可以先将数据写入这些缓存区域，等空闲下来了，再慢慢的将数据转移到TLC里面，这样子用户觉得速度刚刚的，厂家也降低了成本。

不过SLC缓存空间是有限的，如果把SLC缓存给写爆了，写入速度就原形毕露，速度会大大的下降，实际上现在很多NVME的SSD，测试成绩都不得了，但是缓存一爆，速度马上大降，当然这种方案对手机而言，速度也够了，问题不大，除非厂家采用那些垃圾闪存颗粒。

既然部分TLC模拟不够，那有的厂家就来个全盘模拟SLC，这种方案的影响就是随着SSD空间的下降，写入速度的下降会越来越明显，相比部分模拟SLC的方案更惨。考虑到现在很多用户的手机空间其实都利用的比较充分，128GB的空间只剩10几G的情况很常见，这种全盘模拟SLC就要命了。

然后我们会发现，在之前SSD上面都会有DRAM缓存这个东西，DRAM也就是电脑上的内存颗粒，譬如256GB的配个256MB的缓存，512GB配个512MB的缓存，在SLC cache推广后，很多SSD就阉割掉了这个东西，这样可以进一步的节约成本，但是结果就是卡顿什么的小问题一堆。

后面发现这样也不是个事，除了提高主控水平外，还想到了调用电脑内存空间做缓存的办法，才让无缓存的SSD水平进步了点，说到这里是不是与HPB功能联系起来了？对于手机来说，UFS闪存配个DRAM缓存也麻烦，因为手机主板空间宝贵，不过利用手机自带的RAM内存倒是可以考虑。

好了说到这里也可以结束了，总的来说USF 3.1其实就是在SSD上面已经很成熟的技术的下放，无非就是为了弥补TLC颗粒速度不足的手段，同时也给厂家省了成本，用户一看测试速度也快了很多，心里也高兴，这样一看，好像三家都赢了，当然如果仔细一看，好像又不是那么回事了。

小结

说了那么多，其实UFS 3.1的3大新功能并不是什么新事物，在电脑上相关技术早就有运用了，实际上大家都是TLC颗粒，只是不同的颗粒会有质量上的差异，但是通过闪存厂家的各种优化，实现了化腐朽为神奇，一直被人嫌弃的TLC颗粒居然实现了那么高的速度，只是这种速度容不得深究。

当然手机上采用SLC cache技术也没有什么不可以，毕竟手机的寿命也就两三年，而且也不会进行大规模的频繁读写操作，就是存放照片，日常软件和游戏应用，不过SLC缓存用来刷分还是不错的，这么来看SLC缓存技术好像与手机更配哦。