自從告別功能機(jī)時(shí)代，智能手機(jī)、平板電腦等各類(lèi)終端產(chǎn)品持續(xù)走熱，存儲(chǔ)器件作為智能硬件設(shè)備的關(guān)鍵元器件，也伴隨市場(chǎng)需求不斷演進(jìn)迭代，存儲(chǔ)器件存在于智能手機(jī)中的形態(tài)也與時(shí)俱進(jìn)著。智能手機(jī)與平板電腦等移動(dòng)設(shè)備蓬勃發(fā)展，任何一個(gè)部件都有可能影響到手機(jī)的整體性能和體驗(yàn)，處理器、內(nèi)存、閃存、屏幕等等。相較于處理器芯片，存儲(chǔ)性能這些年在智能手機(jī)上的重要性也開(kāi)始逐漸凸顯，隨著處理器性能的提升以及手游的畫(huà)面質(zhì)量的提高，存儲(chǔ)設(shè)備的帶寬漸顯重要。

此外，隨著消費(fèi)者的差異化需求，同類(lèi)不同配置設(shè)備的兼容性問(wèn)題日趨重要，于是出現(xiàn)了以eMMC(嵌入式多媒體存儲(chǔ)卡)和UFS(通用閃存存儲(chǔ))為代表的新型存儲(chǔ)器，解決了以往采用NAND FLASH作為存儲(chǔ)介質(zhì)時(shí)在讀寫(xiě)控制、壞快管理、系統(tǒng)升級(jí)與維護(hù)方面的巨大成本缺降。eMMC將NAND FLASH和NAND FLASH控制器與標(biāo)準(zhǔn)接口封裝到一起，對(duì)外采用8bits的標(biāo)準(zhǔn)并行接口，在2018年之前非常廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、平板、相機(jī)等消費(fèi)電子產(chǎn)品中。UFS則是繼eMMC后的新一代通用閃存標(biāo)準(zhǔn)，采用高速串行通信的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速度相對(duì)與eMMC，有了進(jìn)一步的提高， 2017年也開(kāi)始在智能手機(jī)等領(lǐng)的使用，到如今已經(jīng)智能手機(jī)閃存市場(chǎng)幾乎已經(jīng)是UFS的天下，eMMC 份額逐年減少，目前只有少部分低端機(jī)使用。

eMMC和UFS都是手機(jī)、平板、存儲(chǔ)卡等常用的閃存規(guī)格，都是面向移動(dòng)端 Flash 的標(biāo)準(zhǔn)，二者的接口技術(shù)大相徑庭。

eMMC 依托 MMC標(biāo)準(zhǔn)，沿用了 8 bit 的并行接口，采用八個(gè)通道傳輸數(shù)據(jù)，半雙工模式，儲(chǔ)存時(shí)不能讀取，eMMC ?5.1標(biāo)準(zhǔn)理論最高值最高可以達(dá)到400 MB/s。UFS用高速串行接口取代了并行接口，采用全雙工模式，可以讀寫(xiě)同時(shí)進(jìn)行，每個(gè)通道的傳輸數(shù)據(jù)效率和帶寬都遠(yuǎn)高于emmc，目前智能手機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)進(jìn)入U(xiǎn)FS3.0。圖一所示，為UFS與eMMC 讀取速度、帶寬等的比較。

隨著技術(shù)的發(fā)展日臻成熟，移動(dòng)設(shè)備得以衍生出不同等級(jí)的產(chǎn)品，以貼合不同消費(fèi)者的需求， CPU有低中高端之分，內(nèi)存也有所謂內(nèi)存階層的概念，不同價(jià)位的消費(fèi)電子產(chǎn)品，要讓儲(chǔ)存容量、運(yùn)算速度、單位價(jià)格等相異的多種內(nèi)存妥善分配，達(dá)到最大經(jīng)濟(jì)效益。

隨著移動(dòng)設(shè)備基礎(chǔ)性能的提升，更有發(fā)展?jié)摿Φ腢FS閃存顯然比eMMC閃存更加適合移動(dòng)設(shè)備，也更加符合移動(dòng)設(shè)備的發(fā)展進(jìn)程，智能手機(jī)的發(fā)展中，所配置的閃存逐漸從eMMC 有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)占主導(dǎo)地位變?yōu)榱薝FS主宰中高端市場(chǎng)。就價(jià)格而言，Emmc一般用于低端手機(jī)，UFS用于高端旗艦手機(jī)。目前，UFS 3.0 在高端旗艦機(jī)站穩(wěn)腳跟，UFS 2.1逐漸向千元機(jī)下沉，eMMC 在手機(jī)市場(chǎng)的份額被擠壓得越來(lái)越小。但是， eMMC設(shè)計(jì)的目標(biāo)應(yīng)用是對(duì)存儲(chǔ)容量有較高要求的消費(fèi)電子產(chǎn)品，可以逐漸轉(zhuǎn)身面向智慧屏、平板電腦、攝像機(jī)、樓宇安防，廣闊的市場(chǎng)大有作為，在如錄音筆、光貓、機(jī)頂盒、AR/VR、智能手表、汽車(chē)導(dǎo)航、智能后視鏡、游戲機(jī)等領(lǐng)域甚至更吃香，它的特點(diǎn)和性?xún)r(jià)比決定了它暫時(shí)并不會(huì)退出歷史舞臺(tái)。

在汽車(chē)電子中，無(wú)論傳統(tǒng)燃油汽車(chē)還是新能源汽車(chē)，虛擬儀表盤(pán)的設(shè)計(jì)只會(huì)越來(lái)越高要求，隨著新能源汽車(chē)的推動(dòng)和汽車(chē)更新?lián)Q代的要求，eMMC 同樣有不小的市場(chǎng)需求。而在平板市場(chǎng)，對(duì)于反應(yīng)速率的要求遠(yuǎn)沒(méi)有手機(jī)那么高，在未來(lái)的一到兩年，eMMC 還將見(jiàn)于正常的平板硬件配置當(dāng)中。

此外，隨著新基建的布局，與中國(guó)目前4000萬(wàn)4G基站相比，目前的5G基站建設(shè)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到大規(guī)模普及5G手機(jī)的要求，三大運(yùn)營(yíng)商需要采購(gòu)大量eMMC芯片，進(jìn)行5G基站建設(shè)，故而eMMC 在5G建設(shè)中有不小的市場(chǎng)份額。

隨著新農(nóng)村建設(shè)的逐年逐步推進(jìn)，安防市場(chǎng)在eMMC?的需求仍然穩(wěn)定，而5G的普及之下，智慧樓宇的改造項(xiàng)目將會(huì)越來(lái)越多，被手機(jī)市場(chǎng)排擠eMMC 在此會(huì)重新煥發(fā)生機(jī)。

圖 3?eMMC?在智能家居的應(yīng)用

智能家居市場(chǎng)在逐年擴(kuò)大，目標(biāo)只有一個(gè)——用戶(hù)體驗(yàn)，智慧屏在家居升級(jí)中將運(yùn)用得越來(lái)越多，用戶(hù)體驗(yàn)極為重要，其中eMMC 的使用將為其性能提升做出不小的貢獻(xiàn)。如圖三所示，智能家居的應(yīng)用場(chǎng)景高度成熟化與靈敏化，離不開(kāi)eMMC 的參與，其中的網(wǎng)關(guān)更是必然。

eMMC 市場(chǎng)運(yùn)用廣泛，是科技發(fā)展的結(jié)果，也是人對(duì)交互性產(chǎn)品的用戶(hù)體驗(yàn)要求不斷提高的必然結(jié)果。

eMMC 登上歷史舞臺(tái)，源于智能手機(jī)不同配置相似設(shè)計(jì)的要求，源于更新?lián)Q代的設(shè)計(jì)壓力。在eMMC 出現(xiàn)之前，手機(jī)的內(nèi)置存儲(chǔ)主要靠單一的Nand Flash。如圖4所示?，與eMMC 相比：Nand Flash的接口和時(shí)序不標(biāo)準(zhǔn)。NandFlash其實(shí)是一個(gè)品類(lèi)而不是一個(gè)固定產(chǎn)品，各個(gè)廠家的產(chǎn)品并不能直接通用。

Nand Flash的引腳太多，體積大。所以Nand芯片不能用在對(duì)體積要求很高的小型產(chǎn)品上，這極大限制了Nand的直接使用。Nand Flash的容量不能靈活控制。用同一家廠商的Nand芯片，不同容量引腳接口和封裝等也能不同，同系列產(chǎn)品不同容量，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)較為麻煩。?Nand Flash有壞塊，于是人們就發(fā)明了壞塊管理技術(shù)，去標(biāo)記壞塊避開(kāi)使用。

Nand Flash 需要ECC（錯(cuò)誤校驗(yàn)）。有時(shí)候一些塊中的某些特定位就是會(huì)在隔了一段時(shí)間去讀取時(shí)發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，這里原來(lái)存進(jìn)去是1結(jié)果讀出來(lái)是0了。解決辦法就是ECC，我們寫(xiě)入時(shí)先用算法計(jì)算得到數(shù)據(jù)的ECC值，把ECC值和塊內(nèi)數(shù)據(jù)一起存入Nand中。待讀出時(shí)也是把塊內(nèi)數(shù)據(jù)和ECC一起讀出，然后再用相同的算法計(jì)算塊內(nèi)數(shù)據(jù)的ECC，和讀出的ECC進(jìn)行比較，如果相同就認(rèn)為數(shù)據(jù)未發(fā)生任何反轉(zhuǎn)。壞塊管理和ECC，都需要配置額外的CPU幫助使用Nand Flash。

鑒于以上問(wèn)題，為Nand Flash在移動(dòng)設(shè)備中的應(yīng)用造成了阻力，于是eMMC登場(chǎng)。eMMC的出現(xiàn)，解決了NAND FLASH的開(kāi)發(fā)缺陷，eMMC將NAND FLASH和NAND FLASH控制器與標(biāo)接口封裝到一個(gè)BGA封裝的芯片中， eMMC控制器負(fù)責(zé)對(duì)FLASH完成壞塊管理、ECC校驗(yàn)、擦寫(xiě)均衡等操作，同時(shí)對(duì)外采用統(tǒng)一的接口和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，?便于產(chǎn)品的二次開(kāi)發(fā)，具有兼容性好，容易升級(jí)等優(yōu)勢(shì)。標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)在至少三個(gè)方面：物理封裝、硬件電平和腳位、軟件時(shí)序。所以所有的EMMC芯片，在既定封裝下，無(wú)論廠家和容量，都可以直接替換使用，方便采購(gòu)，方便替換，所以極大降低了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和備貨上的難度，極大降低了成本。如圖5是eMMC 的結(jié)構(gòu)框圖。

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eMMC最大優(yōu)點(diǎn)加快了新產(chǎn)品的更新速度，減少了研發(fā)成本，縮短了新產(chǎn)品的研發(fā)周期。eMMC是針對(duì)智能型手機(jī)所設(shè)計(jì)的內(nèi)嵌式存儲(chǔ)器規(guī)格，是外接式記憶卡MMC的延伸， eMMC之后也擴(kuò)散至平板計(jì)算機(jī)(Tablet PC)應(yīng)用領(lǐng)域。

1、BOOT1&BOOT2 ROM

此分區(qū)的主要作用是支持emmc啟動(dòng)系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的。該分區(qū)的數(shù)據(jù)，在EMMC上電后，可以通過(guò)很簡(jiǎn)單的協(xié)議讀取出來(lái)，同時(shí)在各個(gè)platform中都可以支持將ROM代碼在上電之后，將EMMC BOOT分區(qū)的內(nèi)容加載到SOC內(nèi)部的SRAM中執(zhí)行。

2、RPMB partition

RPMB 是 Replay Protected Memory Block 的簡(jiǎn)稱(chēng)，它通過(guò) HMAC SHA-256 和 Write Counter 來(lái)保證保存在 RPMB 內(nèi)部的數(shù)據(jù)不被非法篡改。在實(shí)際的應(yīng)用中，RPMB分區(qū)通常用來(lái)保存安全相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如指紋數(shù)據(jù)、安全支付相關(guān)的秘鑰等。

3、General Purpose Partition 1～4

此區(qū)域則主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)或者用戶(hù)數(shù)據(jù)。General Purpose Partition 在芯片出廠后需要主動(dòng)進(jìn)行配置后，才會(huì)存在。

4、User Data Area

此區(qū)域則主要用于存儲(chǔ)系統(tǒng)和用戶(hù)數(shù)據(jù)。UDA分區(qū)通常會(huì)進(jìn)行更加細(xì)致的劃分，在安卓系統(tǒng)中，通常會(huì)在此區(qū)域中分出BOOT/system/userdata等分區(qū)。

MMC技術(shù)上比Nand好，但是也確實(shí)比Nand便宜。EMMC便宜的一大原因就是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)化。標(biāo)準(zhǔn)就可以大規(guī)模生產(chǎn)，大規(guī)模流通，大規(guī)模壓貨，大規(guī)模使用。EMMC便宜的另一大原因是內(nèi)部使用MLC而不是SLC。相同容量的MLC 比SLC便宜，但是?更容量出現(xiàn)壞塊和翻轉(zhuǎn)，所以廣泛使用的Nand還都是SLC的，直接使用MLC Nand時(shí)，NAND CONTRAL成本較高，而EMMC解決了這個(gè)問(wèn)題，內(nèi)置的控制器很好的管理了MLC Nand，因此可以做到容量很大、使用簡(jiǎn)單，還便宜。

作為非易失性存儲(chǔ)器市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，Macronix推出了一系列e?MMC?存儲(chǔ)器，以滿(mǎn)足高容量存儲(chǔ)和高可靠性應(yīng)用的需求。Macronix公司在閃存設(shè)計(jì)和管理方面的多年經(jīng)驗(yàn)與其先進(jìn)的NAND閃存制造技術(shù)相結(jié)合，使該類(lèi)型產(chǎn)品至臻優(yōu)秀。

憑借在嵌入式解決方案方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，Macronix能夠開(kāi)發(fā)優(yōu)化的管理固件，以提供更長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命和健壯的數(shù)據(jù)完整性。該托管閃存解決方案優(yōu)化了內(nèi)存映射、壞塊管理、損耗均衡和錯(cuò)誤糾正技術(shù)，以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)者對(duì)更高可靠性的要求。面對(duì)苛刻的應(yīng)用程序環(huán)境的挑戰(zhàn)，Macronix的e?MMC?內(nèi)存可以幫助設(shè)計(jì)者提高系統(tǒng)可用性和減少維護(hù)工作。

Macronix集成其MLC NAND閃存和控制器、標(biāo)準(zhǔn)接口于一個(gè)1x10mm BGA中。旺宏的eMMC 采用MMC?5.1標(biāo)準(zhǔn)接口，支持e?MMC?5.1標(biāo)準(zhǔn)的高級(jí)功能。總線(xiàn)寬度為x1 / x4/x8，?具有高速(SDR、DDR)、HS200和HS400模式，數(shù)據(jù)傳輸速度高達(dá)400 MB/ S，有1GB/2GB/4GB/8GB的存儲(chǔ)容量提供，都采用153-FBGA(11x10)封裝，自帶掉電保護(hù)。無(wú)論容量大小，幾乎都可以達(dá)到9MB/S的寫(xiě)入速度。?

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