RAM和ROM是什么意思?你真的懂这些储存原件么

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今天,媒体全球半导体观察发文称,因为智能手机和固态硬盘的强劲需求,第四季度的NAND Flash闪存将比之以前处于更加严重的缺货状态,言外之意,闪存可能要涨价了!

RAM和ROM是什么意思?你真的懂这些储存原件么

说到闪存,很多人都会想到运行内存和储存内存,关心手机硬件的朋友应该都对CPU、GPU、屏幕和电池等部件非常熟悉,但是对于产品性能同样非常重要的RAM(运行内存)和ROM(储存内存)相信就没有那么多人有很多了解了,今天的这篇文章,就先来说说储存内存的那些事。首先,和CPU等不一样,ROM的性能好坏的评价并不和计算能力相关,衡量一块闪存和运存性能好坏的,只有两个指标:数据读写速度和容量。

3D NAND为闪存容量打了兴奋剂

关于容量,首先需要强调,手机储存容量、固态硬盘(SSD)、U盘和SD卡等使用的都是一种叫做NAND的储存介质,传统的储存介质还有机械硬盘(HHD),也就是传统的光盘储存。特点是断电之后也能保持储存的数据不丢失,可以作存储数据用。而所谓的RAM(运行内存)则是通过某种电容(DRAM、SRAM或RRAM)储存数据的,断电之后数据马上消失,但是数据吞吐速度及其迅速,这里不做深究。

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我们都知道现在苹果已经将自家的iPhone容量整体翻了一倍,从以前的16GB/64GB/128GB改为了32GB/128GB/256GB,所以即使今年的iPhone7销售情况并不能比上去年的iPhone6s,但是对NAND闪存的需求量仍然上涨了接近一倍,再加上固态硬盘的价格持续走低,这种几年前还是奢侈品的硬盘现在已经走进寻常百姓家,需求量也大大增长,这一切都促使着NAND闪存产量需要大幅增加。再加上2D NAND的生产线很多都为最新的3D NAND闪存腾了出来,而3D NAND技术,就是最近几年闪存容量飞速增长的最大助力。

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传统的2D-NAND如果想要在同样的芯片体积上增加储存容量,需要NAND cell单元制程越做越小,这样才能在单位面积中塞入更多的存储单元,可是物理这个东西总是有极限的,在20nm工艺之后,随着单元体积的进一步缩小,会带来越来越严重的电子干扰现象,这就使得储存芯片的可靠性与读写性能反而会降低。

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在这种窘境下,3D NAND技术被提了出来,简单来说就是将原来平面排列的NAND cell再加一个垂直方向上的堆叠,这种垂直方向的排列可以在微观下数倍的增加可用体积,可是因为单个cell单元的体积极小,所以并不会在宏观层面带来体积增加。并且因为可用体积成倍增长,使用3D NAND堆叠的闪存可以用更加成熟的制程,所以三星、Intel等厂商生产的3D NAND闪存都是使用的30nm左右的制程,而不是20nm以下的制程,这也为3D NAND带来了更加优秀的可靠性。例如目前20nm工艺下的MLC闪存的擦写次数普遍是3000次,而使用了3D NAND技术的三星的V-NAND闪存可达35000次。

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正是因为3D NAND技术的提出和普及,现在我们越来越多地看见在以前难以想象的1TB SD卡这样的怪兽级储存设备,而在相同的芯片体积下,手机的ROM和电脑的SSD等也有着越来越大的储存容量。可惜的是这项拥有光明前景的技术在国内无人能够掌握,三星和Intel等厂商已经能够制造36、48层甚至是64层的3D NAND堆叠,国内前段时间也传出中芯将在武汉花费160亿美元建立DRAM和NAND工厂,可是就现在的情况来看,国内厂商仅仅能够生产出4层堆叠的3D NAND,和业界巨头来比还相去甚远。

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eMMC传输协议已近黄昏,三星、苹果为了新标准互不相让

除了容量,读写速度也是制约使用体验的因素之一,想必所有人都尝到过游戏、应用加载过慢的痛苦,但是随着各家厂商提出新的标准规格,近年来小到不起眼的手机内存也迎来了突飞猛进的发展。现在的内存标准规格可以分为3类,一是传统的eMMC,再就是分别由三星和苹果提出的UFC标准和NVMe标准。

其实这些标准就是在NAND存储芯片的基础上,再加上了控制芯片,接入标准接口,进行标准封装,形成一个高度集成的储存模块。有点像手机中的SoC,将所有需要的东西都塞到一个模块中,方便手机制造商直接拿来装在主板上,简化了产品研发的流程。不过这三种标准更多的只是在接口和数据传输协议上的标准,在存储介质上,都是使用的NAND闪存。

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eMMC在之前一直都是业内主流的内存标准,通俗的来说,eMMC=NAND闪存 闪存控制芯片 标准接口封装,UFS和NVMe也都是如此,不同之处在于闪存控制芯片和接口协议不一样。eMMC从eMMC4.3一路发展到4.4、4.5直到现在的5.0,传输速度也从50MB/S一路狂飙到200MB/S直到现在eMMC5.0的400MB/S,再往后还有eMMC5.1高达600MB/S的传输速度。

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不过用三星的话来说,eMMC标准的潜力已经被榨干了,UFS标准才是未来。eMMC在一段时间里只能够读取或者写入一种状态,而UFS2.0支持同时读写数据,并且在传输速度上可以达到780MB/S。在功耗方面,虽然在满载工作时功耗比eMMC高,但是待机状态下却低得多。现在使用了UFS2.0的手机已经很多了,使用了高通骁龙821、820和三星Exynos 8890等处理器的手机都已经支持UFS 2.0。

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不过苹果一向在硬件上爱默默地堆料,使用了NVMe协议的iPhone6s和iPhone7读写速度都达到了三星S7的2倍以上,所以说iPhone的流畅不仅仅是系统的问题,在硬件上,苹果可一直都是领先安卓阵营的。不过据说在随机读写速度这一项上,UFS2.0的表现要优于NVMe,这代表着在日常复杂的使用环境中,UFS是有优势的。并且据说三星即将推出UFS2.1标准,读写速度可以达到让人咋舌的1.5GB/S。

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近期就有传言称华为将要发布的麒麟960处理器就将支持UFS2.1,而作为三星自家的标准,也有很有可能出现在三星的手机中,不知道最后谁能够成为第一个在存储速度上打败iPhone的手机厂家。 

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