手机闪存有什么用（手机闪存的技术解析）

手机是由许多部件组成的。除了处理器、运行内存、图形处理器等核心硬件，flash传输也是影响手机性能和读取速度的重要指标。近年来，手机的flash传输规范有了很大的提高，手机的flash传输性能有了很大的提升，从eMMC规范的标准到现在的eMMC 4.3存储产品。但在目前主流旗舰手机都采用eMMC 5.0闪存的趋势下，一种新的闪存传输标准悄然出现，这就是UFS 2.0闪存传输标准，比eMMC 5.0的读取性能更快。

什么是闪存？闪存是一种新型的存储器(换句话说，是一种存储器格式)。闪存的类型有很多种，包括AND、NAND、NOR、DiNOR等，其中NAND和NOR是目前最常见的类型。比如iPhone5用的东芝24 nm NAND闪存。闪存具有可擦、可写、可编程存储的优点，掉电后写入的数据不会丢失。它们都广泛应用于数码相机、MP3播放器和移动存储设备。

手机闪存的读写性能一直是我们评测中非常重要的一项，因为在实际体验中，闪存的性能对体验的影响非常大。

首先我们要知道一个闪存(也就是ROM)一般是由NAND颗粒、一个主芯片和一个数据接口组成的。UFS、eMMC和NVMe实际上指的是传输协议，可以看作是主芯片和数据接口。

事实上，eMMC以前几乎主导了移动市场。这个标准从eMMC4.3发展到现在的5.1，传输速度从50MB/S飙升到600 MB/s，但eMMC标准的潜力在这几年被榨干了，于是出现了更强的UFS和NVMe协议。因为NVMe只在手机等品类的iPhone等产品中使用，这里就不详细介绍了。

EMMC一次只能在一种状态下读写，而UFS支持同时读写数据，待机状态下UFS的功耗要低很多。速度上的差异更大，UFS 2.0的理论速度达到780MB/S，UFS 2.1达到1.5 GB/s

也许在很多人看来，手机的读写速度是在复制文件的时候体现出来的，慢一点也可以忍受。然而，实际情况远不止如此。手机体验并不总是由处理器决定的。其实手机卡卡不卡是由SoC和内存决定的，速度更多是由闪存速度决定的。举几个最常见的例子，软件安装的速度，游戏加载的速度，照片等文件的读取速度，都依赖于闪存的速度。

比如有的人可能会发现，快速滑动相册的时候，明明已经滑得很低了，照片列表却全黑。这是因为闪存跟不上操作，导致来不及读取我们划过的所有照片。处理器决定的是手机在这个滑动过程中是否会卡死。

技术特点NOR闪存与NAND闪存有很大不同。比如NOR闪存更像内存，有独立的地址线和数据线，但是更贵，容量更小。NAND型更像硬盘，地址线和数据线共用一条I/O线。所有类似硬盘的信息都是通过一条硬盘线传输的，与NOR型闪存相比，NAND型成本更低，容量也大得多。所以NOR闪存更适合频繁随机读写，通常用来存储程序代码，直接在闪存中运行。手机是NOR闪存的大用户，所以手机的“内存”容量通常不大；NAND闪存主要用于存储数据，我们常用的闪存产品，如闪存盘、数码存储卡等，都使用NAND闪存。

单片闪存这里我们还需要纠正一个概念，那就是闪存的速度其实是非常有限的，它本身的运行速度和频率都比内存低很多，类似硬盘的NAND闪存的运行效率也比直接访问内存慢很多。所以，不要认为优盘的性能瓶颈是接口，甚至想当然的认为使用USB2.0接口后优盘的性能会有很大提升。

如前所述，NAND闪存的运行模式效率低下，与其架构设计和接口设计有关。它真的像硬盘一样运行(其实NAND闪存在设计之初确实考虑了与硬盘的兼容性)，性能特点也与硬盘非常相似：小数据块的运行速度很慢，而大数据块的速度却很快，远大于其他存储介质。这个表现特点非常值得我们关注。

闪存访问速度更快，无噪音，散热更少。如果对用户空间容量需求不大，打算买的话，可以不考虑太多就买闪存。如果需要大容量空间(比如500G)，买个硬盘，便宜点，也能满足用户应用的需求。

微软SQL Server的产品管理总监Claude Lorenson对微软服务器环境下LSI闪存产品的未来持乐观态度。由于LSI的闪存产品Nytro MegaRAID可以帮助微软SQL实现每秒10倍的交易量增长，“闪存存储技术，如LSI的Nytro应用程序加速产品组合，可以用于加速关键的业务应用程序，如SQL Server 2012”，Lorenson在一份公司声明中表示，“随着微软将在Windows Server 8中提供的增强功能，这些技术的重要性将继续增长。

存储原理要解释闪存的存储原理，还是先从EPROM和EEPROM说起。EPROM是指内容可以通过特殊手段擦除，然后重写。其基本单元电路(存储单元)往往采用浮栅雪崩注入MOS电路，简称FAMOS。类似于MOS电路，在N型衬底上生长两个高浓度P型区，通过欧姆接触分别引出源极S和漏极D。在源极和漏极之间，有一个浮在二氧化硅绝缘层中的多晶硅栅极，它与周围没有直接的电连接。在这个电路中，浮栅是否充电用来表示1或0的存储。浮栅充电(如负电荷)后，源漏间感应出正导电沟道，使MOS管导通，意味着0的存储。如果浮栅不充电，不形成导电沟道，MOS管不导通，即存储1。

EEPROM基本存储单元电路的工作原理如下图所示。类似于EPROM，它在EPROM基本单元电路的浮栅之上生成一个浮栅，前者称为第一级浮栅，后者称为第二级浮栅。第二级浮栅可以引出一个电极，使得第二级浮栅连接到某个电压VG。如果VG为正电压，则在第一浮栅和漏极之间产生隧道效应，使得电子注入第一浮栅，即编程和写入。如果VG设置为负电压，第一级浮栅中的电子将被耗散，即被擦除。擦除后可以重写。

闪存的基本单元电路和EEPROM类似，也是由双层浮栅MOS管组成。然而，第一层栅极电介质非常薄，并且充当隧道氧化物层。写入方法与EEPROM相同，向第二浮栅施加正电压，使电子进入第一浮栅。读取方法与EPROM相同。擦除方法是对源极施加正电压，利用第一级浮栅与源极之间的隧穿效应，将注入浮栅的负电荷吸引到源极。因为源极是用正电压擦除的，每个单元的源极是连在一起的，所以闪存不是按字节擦除，而是按整个芯片或块擦除。后来随着半导体工艺的提高，闪存也实现了单晶体管(1T)的设计，主要是在原有的晶体管上增加了浮栅和选择栅。

sto的浮动棚

数据为0时只写，数据为1时什么都不做。当写入0时，高电压被施加到栅电极和漏电极，这增加了在源电极和漏电极之间传导的电子能量。这样电子就会突破氧化膜绝缘体进入浮栅。

读取数据时，在栅电极上施加一定的电压，电流大时为1，小时为0。当浮栅中没有电子时(数据为1)，在栅电极上加电压时，漏极上加电压，由于大量电子的运动，源漏之间会产生电流。但当浮栅中有电子时(数据为0)，沟道中传导的电子会减少。因为施加到栅电极的电压被浮栅电子吸收，所以很难影响沟道。