Flash存储器（三）：eMMC与UFS协议标准

目录

一.协议介绍

1.1 eMMC协议标准

1.1.1 设计背景

1.1.2 协议演进

1.2 UFS协议标准

1.2.1 设计背景

1.2.2 协议演进

二.特性对比     

三.应用场景

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        在嵌入式存储领域，eMMC（嵌入式多媒体卡）和UFS（通用闪存存储）是两大主流技术标准。随着移动设备、智能汽车等场景对存储性能要求的提升，两者的技术差异与应用定位逐渐明晰。本文将对两者展开深度解析。

一.协议介绍

1.1 eMMC协议标准

1.1.1 设计背景

        eMMC由MMC协会于2006年提出，将NAND闪存与控制器集成于单一封装内，通过并行接口（8位数据总线）简化主控芯片设计，主要面向低复杂度、低成本场景。

1.1.2 协议演进

eMMC协议演进

序号	协议版本	描述
1	eMMC 4.5	早期版本，带宽约100MB/s。
2	eMMC 5.1	引入HS400模式，理论读写速度达400MB/s（读）和150MB/s（写）
3	eMMC Ultra（2025年）	江波龙通过自研主控WM6000突破协议限制，带宽提升50%至600MB/s，接近UFS 2.2性能。

1.2 UFS协议标准

1.2.1 设计背景

        UFS由JEDEC于2011年推出，采用SCSI指令集和全双工串行接口（MIPI M-PHY），目标是为高性能场景提供低延迟、高吞吐量的存储方案。

1.2.2 协议演进

UFS协议演进

序号	协议版本	描述
1	UFS 2.1	读写速度达850MB/s（读）和260MB/s（写）。
2	UFS 3.1	双通道设计，理论带宽23.2Gbps，读写速度突破2.9GB/s。
3	UFS 4.1（2025年）	江波龙WM7400主控支持Hybrid NAND（TLC+QLC组合），顺序读写速度达4350MB/s和4200MB/s，并集成LDPC纠错技术。

二.特性对比     

eMMC和UFS特性对比

序号	特性	eMMC	UFS
1	接口与传输模式	并行接口，半双工（读写交替）	串行差分接口，全双工（读写同步）
2	理论带宽	eMMC 5.1：400MB/s（读）	UFS 4.1：4350MB/s（读）
3	随机读写性能	约11K IOPS（eMMC 5.1）	750K IOPS（UFS 4.1）
4	功耗	较高（并行信号功耗大）	更低（串行架构+动态功耗管理）
5	容量扩展性	最大支持2TB（地址总线限制）	灵活扩展，支持多分区与超大容量

三.应用场景

eMMC和UFS应用场景

序号	协议	特点	适用领域	市场现状
1	eMMC	低成本，生态成熟	（1）消费电子         中低端手机、智能电视、智能穿戴设备（如小米手环）。 （2）工业与车载         宽温级eMMC（-40°C~105°C）用于车载信息娱乐系统、工业控制器。	截至2025年，eMMC仍占据全球嵌入式存储市场64.66%的销量份额，主要依赖其低成本和快速部署优势。
2	UFS	高性能，是未来的趋势	（1）高端移动设备         旗舰手机（如三星Galaxy S系列）、5G平板电脑。 （2）智能汽车         江波龙车规级UFS通过AEC-Q100认证，用于ADAS、智能座舱（读写速度较eMMC提升2.5~6倍）。 （3）AI与云计算         支持高吞吐量的实时数据处理，如边缘服务器缓存。	预计2030年UFS市场份额将提升至35%，主要受5G、自动驾驶和AIoT需求驱动。