安卓手机存储标准：UFS 的发展历程

发布于：2026.01.28 - 11:13

UFS（Universal Flash Storage，通用闪存存储）协议是由 JEDEC（固态技术协会）制定的一套面向移动设备和嵌入式系统的高性能、低功耗闪存存储标准。其发展历程体现了对更高带宽、更低功耗、更强安全性和更优能效的持续追求。

以下是 UFS 协议的主要发展阶段：

UFS 1.0（2011年）

• 发布时间：2011年
• 特点：
  • 首次引入 MIPI M-PHY 物理层 和 UniPro 传输协议。
  • 支持 全双工通信（读写可同时进行），区别于 eMMC 的半双工。
  • 理论带宽：单通道约 300 MB/s（基于 MIPI M-PHY v2.0，HS-G1）。
• 问题：
  • 成本高、生态不成熟。
  • 相比当时主流的 eMMC 5.0/5.1 并无显著性能优势，未被广泛采用。

UFS 2.0（2013年9月）

• 关键升级：
  • 引入 MIPI M-PHY v3.0 和 UniPro v1.6。
  • 支持 HS-G2 模式（High Speed Gear 2），单通道速率提升至 ~5.8 Gbps（约 725 MB/s）。
  • 增强 安全启动、数据加密 等功能。
• 意义：
  • 性能显著超越 eMMC 5.1（后者仅 ~400 MB/s）。
  • 开始在 高端 Android 旗舰手机 中普及（如三星 Galaxy S6）。

UFS 2.1（2016年）

• 主要改进：
  • 新增 Host Performance Booster（HPB）：利用主机内存缓存映射表，加速随机读取。
  • 增强 命令队列、错误恢复机制 和 功耗管理。
  • HS-G3（~11.6 Gbps）逐渐成为标配（虽属 UFS 2.0 可选特性，但在 2.1 时代广泛启用）。
• 实际表现：
  • 顺序读取速度达 ~850 MB/s。
  • 成为中高端智能手机的主流存储方案。

UFS 3.0（2018年1月30日）

• 核心技术：
  • 采用 MIPI M-PHY v4.1 + UniPro v1.8。
  • 引入 双通道设计（每通道 11.6 Gbps，总带宽 23.2 Gbps ≈ 2900 MB/s）。
  • 支持 更强的可靠性、纠错能力（ECC）和热管理。
• 性能：
  • 顺序读取速度突破 1700–2100 MB/s。
  • 显著优于 UFS 2.1，接近早期 PCIe NVMe SSD 水平。

UFS 3.1（2020年1月30日）

在 UFS 3.0 基础上增加三大关键特性：

1. Write Booster（写入加速）
   • 利用部分 SLC 缓存模拟高速写入区域，大幅提升写入速度和耐久性。
2. DeepSleep（深度睡眠）
   • 新增超低功耗状态，比传统 Sleep 模式更省电，延长电池续航。
3. Performance Throttling Notification（性能节流通知）
   • 当因高温导致降速时，UFS 可主动通知主机系统，便于优化调度。

实际产品如三星 UFS 3.1 闪存，顺序读取可达 2100 MB/s，写入 1200+ MB/s。

UFS 4.0（2022年8月发布，2023年商用）

• 重大飞跃：
  • 采用 MIPI M-PHY v5.0 + UniPro v2.0。
  • 单通道速率翻倍至 23.2 Gbps，双通道总带宽达 46.4 Gbps（≈5800 MB/s）。
  • 实际顺序读取速度 ~4200 MB/s，写入 ~2800 MB/s。
• 其他改进：
  • 功耗降低 ~20%（每比特能耗更低）。
  • 支持 更强的安全启动、重放保护、RPMB 增强。
  • 引入 “智能分区” 和 更精细的 QoS 控制。
• 应用：
  • 已用于 2023–2024 年旗舰手机（如三星 Galaxy S23/S24、小米 13/14 Pro、vivo X100 等）。

未来展望：UFS 4.1 与 beyond

• 行业传闻 JEDEC 正在推进 UFS 4.1，可能进一步优化：
  • 更高效的 HPB（Host Performance Booster）。
  • Zoned UFS（类似 ZNS SSD 的分区域管理）。
  • 更强的 AI/ML 场景适配能力。

总结：UFS vs eMMC

简言之：UFS 已成为高端移动设备的“SSD 级”存储标准，而 eMMC 逐步退守入门市场。