生成式 AI令智能手機UFS4.0進階

電子發燒友網報道（文/黃晶晶）如今，許多旗艦智能手機都開始支持AI大模型的端側應用，它勢必對存儲容量和速率提出更高的要求。在筆者此前的報道中，我們已經注意到，旗艦智能手機目前主流運行AI大模型70億參數，大多數機型的閃存都配置了512GB這一容量。

在閃存規格上，主要為UFS4.0。UFS是一種允許設備同時讀取和寫入的全雙工接口，并且在標準層面能幫助設備以更低的功耗實現高速讀寫，UFS4.0理論速度達到4,640MB/s。

為了提升生成式AI在智能手機上的應用體驗，一些存儲芯片廠商也升級了UFS4.0。例如美光最近發布增強版UFS4.0，更早前鎧俠也推出第二代UFS4.0。

性能提升

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



美光UFS 4.0基于先進的232層3D NAND技術，其順序讀取速度和順序寫入速度分別高達 4300 MBps和4000 MBps，較前代UFS3.1產品相比性能提升一倍。更快的讀/寫性能可提升10%的應用啟動速度，實現更快的相冊訪問速度和流暢的多任務處理。
鎧俠在UFS 4.0的技術規范下，對產品性能進行深度優化，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%的順序寫入性能，提升了30%隨機寫入速度，以及13%的隨機讀取性能。



尺寸小型化

美光的增強版UFS4.0在封裝上更加緊湊。去年6月推出的UFS4.0封裝規格為11mm x 13mm。新品進一步縮小外觀規格，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節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的封裝規格。鎧俠也表示，芯片封裝尺寸甚至還可以影響到最終產品的大小，更小的芯片封裝可以允許手機、平板、掌機騰出更多的內部空間安裝電池，可以進行更多的個性化設計，增加產品競爭力。

另外新產品也進行了能效的優化。美光新版UFS 4.0解決方案可將能效提升 25%，使用戶在運行 AI、AR、游戲和多媒體等耗電量高的應用時獲得更長的續航時間。鎧俠表示更低的讀寫功耗能夠幫助移動設備延長續航時間。

技術升級

2022年8月，JEDEC發布了UFS 4.0，UFS 4.0采用MIPI M-PHY 5.0 High-Speed Gear 5和UniPro2.0技術，支持每條通道高達23.2Gbps或每個設備高達46.4Gbps的理論接口速度，是上一代UFS 3.1標準的兩倍性能。為了強化I/O性能，引入多循環隊列定義，加入RPMB（重放保護內存塊）技術，可以更快地讀寫訪問安全數據。

鎧俠第二代UFS 4.0也進行了技術增強。支持高速鏈路啟動序列 (HS-LSS) 特性，將啟動時間縮短70%。增強了安全性，利用高級 RPMB（重放保護內存塊）可以更快地讀寫訪問安全數據。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數據。同時UFS 4.0還支持主機端的多循環隊列 (MCQ) 一起使用，隨機性能得以進一步提高。
在美光的增強版 UFS 4.0中，可提供多項專有固件更新功能，幫助手機加快啟動速度和流暢運行，以及延長使用壽命等。首先是高性能模式（HPM），通過優先處理關鍵任務而非后臺任務，以提升智能手機在密集使用期間的性能。開啟 HPM 后，存儲訪問速度可提升一倍，助力手機在啟動多應用時速度提升超過 25%。一鍵刷新（OBR）功能通過自動清理和優化數據，幫助用戶獲得手機流暢運行體驗。

美光 UFS 4.0 現支持主機指定不同的數據存儲區域，以提升設備的長期使用體驗。分區 UFS（ZUFS）能夠有效應對寫入放大現象，在不降低設備性能的前提下，盡可能利用有限的編程和擦除周期，從而延長智能手機使用壽命，并長期保持流暢的使用體驗。
美光還表示，擴展的容量可支持旗艦智能手機容納設備端 AI 助手分析和生成的所有數據，以及用戶不斷增加的圖片素材，釋放AI的優勢并獲得比云存儲更高的安全性。

小結：

生成式AI在智能手機上的應用正推動存儲芯片廠商升級UFS4.0產品，同時UFS也從旗艦智能手機逐漸向下滲透。鎧俠第二代UFS 4.0嵌入式閃存設備已于去年6月開始送樣。2024年2月，美光增強版 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。以小封裝尺寸、優化的速度與延時，提升AI大模型在手機上的應用體驗。