目前行動(dòng)裝置用NAND Flash可分UFS及eMMC兩種規(guī)格，DIGITIMES Research觀察，隨著行動(dòng)裝置讀取速度要求越來越高，eMMC5.1芯片傳輸速度逐漸無法滿足高階行動(dòng)裝置儲(chǔ)存數(shù)據(jù)時(shí)的效能要求。UFS2.1芯片最高傳輸速度達(dá)11.6Gbps(1200MB/s)，eMMC5.1芯片則為3.2Gbps(400MB/s)，搭載UFS2.1規(guī)格的NAND Flash芯片將成為2017年高階智能型手機(jī)主流儲(chǔ)存趨勢(shì)。

UFS芯片目前由三星(Samsung)、海力士(SK Hynix)、東芝(Toshiba)供給，美光(Micron)預(yù)計(jì)2017年才開始陸續(xù)放量。在大廠2D/3D NAND Flash產(chǎn)能持續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以及其他終端應(yīng)用產(chǎn)品如SSD需求排擠效應(yīng)等因素干擾下，2017年上半大廠在UFS芯片供給仍無法滿足高階行動(dòng)裝置市場(chǎng)需求。

然2017年下半，三星、海力士、東芝及美光將積極投入UFS芯片量產(chǎn)布局，在大廠3D NAND Flash產(chǎn)能陸續(xù)開出后，配合制程良率逐步提升，預(yù)期UFS芯片市場(chǎng)滲透率預(yù)期可望提高，2018年UFS芯片也將持續(xù)向中低階行動(dòng)裝置市場(chǎng)擴(kuò)散。

eMMC/UFS提供行動(dòng)裝置嵌入式儲(chǔ)存解決方案

NAND Flash在各種終端產(chǎn)品的應(yīng)用，以SSD、通訊產(chǎn)品、USB隨身碟及SD卡為主。其中在通訊產(chǎn)品應(yīng)用部分，過去幾年受惠智能型手機(jī)對(duì)eMMC(Embedded Multi Media Card)芯片搭載儲(chǔ)存空間的快速成長(zhǎng)，eMMC芯片對(duì)NAND Flash強(qiáng)烈需求，成為驅(qū)動(dòng)全球NAND Flash市場(chǎng)成長(zhǎng)不可缺少動(dòng)能來源之一。

數(shù)據(jù)源：DIGITIMES Research，2017/5

eMMC為MMC協(xié)會(huì)于2007年針對(duì)手機(jī)或平板計(jì)算機(jī)等行動(dòng)裝置產(chǎn)品所制訂的NAND Flash內(nèi)存規(guī)格，UFS(Universal Flash Storage)為JEDEC于2011年時(shí)針對(duì)行動(dòng)裝置產(chǎn)品所發(fā)布的NAND Flash內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。

無論是eMMC還是UFS芯片，兩者皆為嵌入式的非揮發(fā)性內(nèi)存，結(jié)構(gòu)包含NAND Flash及NAND Flash控制IC。eMMC與UFS透過BGA封裝，將NAND Flash及NAND Flash控制芯片封裝為一顆高度整合的單一芯片，封裝后的芯片可滿足行動(dòng)裝置產(chǎn)品體積輕薄、更能達(dá)到減少零組件面積的要求。

而主處理器(Host Processor)藉eMMC/UFS 通訊接口就可傳輸指令，不需針對(duì)錯(cuò)誤檢查校正(ECC)、平均抹寫儲(chǔ)存區(qū)塊技術(shù)(Wear-Leveling)、故障區(qū)塊管理(BBM)等內(nèi)存演算進(jìn)行調(diào)校設(shè)計(jì)，因?yàn)檫@部分多由eMMC/UFS芯片內(nèi)部控制IC完成，對(duì)行動(dòng)裝置廠商而言，最大利基為可有效降低研發(fā)成本、加速自家產(chǎn)品上市時(shí)間。

數(shù)據(jù)源：東芝，DIGITIMES Research整理，2017/5

UFS 2.1串行接口大幅提升行動(dòng)裝置傳輸及功耗表現(xiàn)

DIGITIMES Research觀察，eMMC芯片傳輸帶寬范圍可從200MB/s到400MB/s，從接口類型來看，eMMC芯片過去透過并行接口(Parallel Interface)，提升接口傳輸速率及帶寬的方式，對(duì)于當(dāng)前智能型手機(jī)4K高畫質(zhì)影像傳輸、播放及錄制及AR/VR等功能要求，已逐漸不敷使用。

JEDEC為因應(yīng)上述行動(dòng)裝置處理大量數(shù)據(jù)時(shí)代的到來，于2015年重新制定新一代NAND Flash儲(chǔ)存規(guī)格UFS 2.0。

UFS 2.0芯片使用的傳輸接口為高速串行接口，透過全雙工模式，接收發(fā)送數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行、同時(shí)進(jìn)行讀寫操作，支持指令隊(duì)列，在讀取速度與耗電量表現(xiàn)更加優(yōu)異。

eMMC與UFS芯片讀/寫接口與特性比較

注：灰色為eMMC；深藍(lán)色為UFS。 
數(shù)據(jù)源：JEDEC，DIGITIMES Research整理，2017/5

從JEDEC公布的UFS 2.0芯片規(guī)格來看，UFS 2.0芯片大幅突破eMMC 5.0芯片帶寬限制，接口帶寬最高達(dá)1200MB/s，較eMMC 5.0芯片提升3倍。2016年3月JEDEC針對(duì)儲(chǔ)存數(shù)據(jù)傳輸安全性等問題，再提出UFS 2.1規(guī)格，接口速率的規(guī)格較UFS 2.0仍為一致。

eMMC與UFS芯片規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布時(shí)程

注：橫軸時(shí)間為JEDEC公布芯片規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，每個(gè)規(guī)格開頭為公布時(shí)間點(diǎn)，底紋表示持續(xù)時(shí)間。 
數(shù)據(jù)源：JEDEC，DIGITIMES Research整理，2017/5

UFS 2.0 NAND Flash讀寫速度標(biāo)準(zhǔn)有HS-G2(High speed GEAR2)及HS-G3(High speed GEAR3)兩種。

HS-G2 1Lane最高讀寫速度為2.9Gbps(約360MB/s)，與eMMC 5.1相比沒有太大優(yōu)勢(shì)，換言之，商業(yè)化產(chǎn)品沒有太大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。然HS-G2 2Lane與HS-G3 1Lane、HS-G3 2Lane傳輸速度分別可達(dá)725MB/s、1.45GB/s，適合應(yīng)用在4K影片傳輸、播放及錄制及AR/VR等功能要求，相較eMMC 5.0就有更優(yōu)異的效能表現(xiàn)。

在2017年搭載高容量的3D TLC NAND Flash陸續(xù)問市后，UFS 2.0規(guī)格結(jié)合3D TLC NAND Flash在傳輸性能及容量上的優(yōu)勢(shì)將會(huì)更為顯著。

UFS芯片規(guī)格類型與理論最高傳輸速度

數(shù)據(jù)源：JEDEC、美光，DIGITIMES Research整理，2017/5

大廠UFS 2.１產(chǎn)品布局以三星、海力士較為領(lǐng)先

DIGITIMES Research觀察，搭載3D NAND Flash 的UFS芯片目前以韓廠三星發(fā)展腳步最快，2015年三星便推出128GB 3D NAND UFS 2.0芯片，隨著3D NAND Flash漸成主流，日廠東芝、韓廠SK海力士、美廠美光2016年也積極追趕三星3D NAND發(fā)展進(jìn)度，推動(dòng)在3D NAND Flash導(dǎo)入自家UFS芯片發(fā)展應(yīng)用。

三星基于領(lǐng)先各廠的3D NAND技術(shù)，2016年依舊率先推出容量達(dá)256GB的3D NAND Flash UFS 2.0/2.1芯片，最高順序讀取及寫入速度分別達(dá)850MB/s和260MB/s，2017年推測(cè)可能持續(xù)推出64層的3D NAND Flash UFS 2.1芯片。

海力士2015年推出的 UFS 2.0芯片最初是基于15nm NAND Flash制程技術(shù)，目前提供32GB/64GB的容量。順序讀寫速度分別為780MB/s和160MB/s。2016年推出的 UFS2.1芯片是基于自家3D-V2 技術(shù)32層的3D NAND Flash制程技術(shù)，提供32GB/64GB/128GB的容量，順序讀取速度達(dá)800MB/s，順序?qū)懭胨俣冗_(dá)200MB/s。

東芝2016年下半推出的 UFS 2.1產(chǎn)品最初也是基于15nm NAND Flash制程技術(shù)，提供32GB到128GB的容量。順序讀寫速度分別為850MB/s和180MB/s。2017年預(yù)計(jì)也將陸續(xù)量產(chǎn)搭載3D NAND Flash 的UFS 2.1芯片。

美光因3D NAND Flash量產(chǎn)時(shí)程較為落后，間接影響自家UFS產(chǎn)品上市進(jìn)度，預(yù)計(jì)搭載32層3D NAND Flash的UFS 2.1產(chǎn)品可在2017年開始陸續(xù)量產(chǎn)出貨。

大廠UFS芯片與自家2D/3D NAND Flash發(fā)展時(shí)程

注：橫軸時(shí)間為各廠UFS芯片推出時(shí)間。 
數(shù)據(jù)源：各公司，DIGITIMES Research整理，2017/5

UFS需求持續(xù)成長(zhǎng)　市場(chǎng)比重預(yù)估年增１倍

目前市面UFS 2.X規(guī)格的NAND Flash產(chǎn)能主要由三星、海力士、東芝供應(yīng)，美光預(yù)計(jì)下半年才會(huì)放量。在2D/3D NAND Flash產(chǎn)能持續(xù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換、64層3D NAND Flash量產(chǎn)良率仍待提升、以及其他終端應(yīng)用產(chǎn)品需求排擠效應(yīng)下，目前UFS 2.X規(guī)格的NAND Flash產(chǎn)能仍無法滿足手機(jī)市場(chǎng)需求。

然配合2017年三星、SK海力士、美光、東芝積極擴(kuò)產(chǎn)NAND Flash及投入UFS 2.1產(chǎn)品量產(chǎn)布局，下半年在更多3D NAND產(chǎn)能開出后，UFS供需緊俏情況應(yīng)可獲得部分緩解。DIGITIMES Research預(yù)估2017年UFS在行動(dòng)裝置市場(chǎng)比重可增加1倍至20%。

2015~2018年全球行動(dòng)裝置市場(chǎng)UFS/eMMC比重變化及預(yù)測(cè)

數(shù)據(jù)源：DIGITIMES Research，2017/5

結(jié)語

2017年4月華為剛發(fā)表上市的高階智能型手機(jī)P10手機(jī)因采用UFS 2.X與eMMC 5.X不同傳輸規(guī)格的NAND Flash，UFS與eMMC NAND Flash芯片所造成的效能差異引起不少關(guān)注。

DIGITIMES Research觀察，由于UFS 2.X以及eMMC 5.X級(jí)別產(chǎn)品在傳輸規(guī)格上有明顯差距，在讀取傳輸大量數(shù)據(jù)文件時(shí)，采用UFS傳輸規(guī)格的NAND Flash擁有低延遲、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)．2017年各家旗艦級(jí)機(jī)種應(yīng)用處理器(Application Processor)對(duì)UFS傳輸規(guī)格的NAND Flash支持，將加速高階行動(dòng)裝置NAND Flash市場(chǎng)由eMMC向UFS移動(dòng)。

配合大廠3D NAND Flash產(chǎn)能陸續(xù)開出后，UFS芯片市場(chǎng)滲透率預(yù)期可提高，預(yù)料2018年開始UFS芯片會(huì)逐漸向中低階行動(dòng)裝置市場(chǎng)擴(kuò)散，整體行動(dòng)裝置、平板等市場(chǎng)占有率，可望提升到3成比重，漸成未來市場(chǎng)主流規(guī)格。