生成式 AI令智能手機(jī)UFS4.0進(jìn)階

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃晶晶）如今，許多旗艦智能手機(jī)都開始支持AI大模型的端側(cè)應(yīng)用，它勢必對(duì)存儲(chǔ)容量和速率提出更高的要求。在筆者此前的報(bào)道中，我們已經(jīng)注意到，旗艦智能手機(jī)目前主流運(yùn)行AI大模型70億參數(shù)，大多數(shù)機(jī)型的閃存都配置了512GB這一容量。

在閃存規(guī)格上，主要為UFS4.0。UFS是一種允許設(shè)備同時(shí)讀取和寫入的全雙工接口，并且在標(biāo)準(zhǔn)層面能幫助設(shè)備以更低的功耗實(shí)現(xiàn)高速讀寫，UFS4.0理論速度達(dá)到4,640MB/s。

為了提升生成式AI在智能手機(jī)上的應(yīng)用體驗(yàn)，一些存儲(chǔ)芯片廠商也升級(jí)了UFS4.0。例如美光最近發(fā)布增強(qiáng)版UFS4.0，更早前鎧俠也推出第二代UFS4.0。

性能提升

日前，美光發(fā)布的增強(qiáng)版通用閃存（UFS）4.0 移動(dòng)解決方案，其中一大特點(diǎn)就是生成式 AI 應(yīng)用中的大語言模型加載速度可提高 40%。



美光UFS 4.0基于先進(jìn)的232層3D NAND技術(shù)，其順序讀取速度和順序?qū)懭胨俣确謩e高達(dá) 4300 MBps和4000 MBps，較前代UFS3.1產(chǎn)品相比性能提升一倍。更快的讀/寫性能可提升10%的應(yīng)用啟動(dòng)速度，實(shí)現(xiàn)更快的相冊(cè)訪問速度和流暢的多任務(wù)處理。
鎧俠在UFS 4.0的技術(shù)規(guī)范下，對(duì)產(chǎn)品性能進(jìn)行深度優(yōu)化，其第二代UFS4.0不僅為其提升了性能。比如，鎧俠第二代UFS 4.0相比第一代提升了18%的順序?qū)懭胄阅埽嵘?0%隨機(jī)寫入速度，以及13%的隨機(jī)讀取性能。



尺寸小型化

美光的增強(qiáng)版UFS4.0在封裝上更加緊湊。去年6月推出的UFS4.0封裝規(guī)格為11mm x 13mm。新品進(jìn)一步縮小外觀規(guī)格，提供9mm x 13mm 托管型 NAND封裝。UFS4.0模塊的尺寸更小，那么可以為智能手機(jī)節(jié)出空間放置更大容量的電池。

為了追求更小的尺寸，鎧俠UFS 4.0提供寬11x長13x厚0.8mm的封裝規(guī)格。鎧俠也表示，芯片封裝尺寸甚至還可以影響到最終產(chǎn)品的大小，更小的芯片封裝可以允許手機(jī)、平板、掌機(jī)騰出更多的內(nèi)部空間安裝電池，可以進(jìn)行更多的個(gè)性化設(shè)計(jì)，增加產(chǎn)品競爭力。

另外新產(chǎn)品也進(jìn)行了能效的優(yōu)化。美光新版UFS 4.0解決方案可將能效提升 25%，使用戶在運(yùn)行 AI、AR、游戲和多媒體等耗電量高的應(yīng)用時(shí)獲得更長的續(xù)航時(shí)間。鎧俠表示更低的讀寫功耗能夠幫助移動(dòng)設(shè)備延長續(xù)航時(shí)間。

技術(shù)升級(jí)

2022年8月，JEDEC發(fā)布了UFS 4.0，UFS 4.0采用MIPI M-PHY 5.0 High-Speed Gear 5和UniPro2.0技術(shù)，支持每條通道高達(dá)23.2Gbps或每個(gè)設(shè)備高達(dá)46.4Gbps的理論接口速度，是上一代UFS 3.1標(biāo)準(zhǔn)的兩倍性能。為了強(qiáng)化I/O性能，引入多循環(huán)隊(duì)列定義，加入RPMB（重放保護(hù)內(nèi)存塊）技術(shù)，可以更快地讀寫訪問安全數(shù)據(jù)。

鎧俠第二代UFS 4.0也進(jìn)行了技術(shù)增強(qiáng)。支持高速鏈路啟動(dòng)序列 (HS-LSS) 特性，將啟動(dòng)時(shí)間縮短70%。增強(qiáng)了安全性，利用高級(jí) RPMB（重放保護(hù)內(nèi)存塊）可以更快地讀寫訪問安全數(shù)據(jù)。RPMB 清除（RPMB Purge）則可以確保安全快速地清理丟棄的不需要的RPMB數(shù)據(jù)。同時(shí)UFS 4.0還支持主機(jī)端的多循環(huán)隊(duì)列 (MCQ) 一起使用，隨機(jī)性能得以進(jìn)一步提高。
在美光的增強(qiáng)版 UFS 4.0中，可提供多項(xiàng)專有固件更新功能，幫助手機(jī)加快啟動(dòng)速度和流暢運(yùn)行，以及延長使用壽命等。首先是高性能模式（HPM），通過優(yōu)先處理關(guān)鍵任務(wù)而非后臺(tái)任務(wù)，以提升智能手機(jī)在密集使用期間的性能。開啟 HPM 后，存儲(chǔ)訪問速度可提升一倍，助力手機(jī)在啟動(dòng)多應(yīng)用時(shí)速度提升超過 25%。一鍵刷新（OBR）功能通過自動(dòng)清理和優(yōu)化數(shù)據(jù)，幫助用戶獲得手機(jī)流暢運(yùn)行體驗(yàn)。

美光 UFS 4.0 現(xiàn)支持主機(jī)指定不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域，以提升設(shè)備的長期使用體驗(yàn)。分區(qū) UFS（ZUFS）能夠有效應(yīng)對(duì)寫入放大現(xiàn)象，在不降低設(shè)備性能的前提下，盡可能利用有限的編程和擦除周期，從而延長智能手機(jī)使用壽命，并長期保持流暢的使用體驗(yàn)。
美光還表示，擴(kuò)展的容量可支持旗艦智能手機(jī)容納設(shè)備端 AI 助手分析和生成的所有數(shù)據(jù)，以及用戶不斷增加的圖片素材，釋放AI的優(yōu)勢并獲得比云存儲(chǔ)更高的安全性。

小結(jié)：

生成式AI在智能手機(jī)上的應(yīng)用正推動(dòng)存儲(chǔ)芯片廠商升級(jí)UFS4.0產(chǎn)品，同時(shí)UFS也從旗艦智能手機(jī)逐漸向下滲透。鎧俠第二代UFS 4.0嵌入式閃存設(shè)備已于去年6月開始送樣。2024年2月，美光增強(qiáng)版 UFS 4.0 也已出樣。容量方面，它們都提供 256 GB、512GB 和 1TB 的容量選項(xiàng)。以小封裝尺寸、優(yōu)化的速度與延時(shí)，提升AI大模型在手機(jī)上的應(yīng)用體驗(yàn)。