MIPI联盟宣布重磅更新,为UFS 4.0做好充分准备

半导体行业观察 · 半导体行业观察·2022-07-28 09:11

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来源:内容来自半导体行业观察(ID:icb ank)综合,谢谢。

MIPI 联盟是一家为移动和受移动影响的行业开发接口规范的国际组织,在今天,他们宣布,对其用于芯片到芯片的多功能(chip-to-chip/interprocessor communication )、与应用程序无关的MIPI UniPro传输层进行重大更新。该规范的 2.0 版增加了关键特性,以使数据速率翻倍,同时提供更大的吞吐量和更低的延迟,尤其是当今最苛刻的闪存存储应用程序所需要的。


MIPI UniPro 于 2007 年首次推出,已被纳入 JEDEC 固态技术协会的通用闪存 (UFS) 标准的多个版本中,作为其传输和链路层,以及作为其物理层的MIPI M-PHY ,以连接内存组件. 这些组件可以部署在各种产品中,包括智能手机、无人机、运动相机、消费设备、平板电脑和移动计算产品,以及汽车系统中的信息娱乐平台和远程信息处理中心。JEDEC 即将推出的 UFS 4.0 标准将利用 UniPro v2.0 以及 2021 年底发布的 M-PHY v5.0 中的增强功能。这两个 MIPI 规范都是与 JEDEC UFS 开发人员合作开发的。


“JEDEC UFS 标准是一种高性能接口,设计用于必须优化速度和功耗的闪存应用。鉴于这些要求,JEDEC UFS 将继续利用来自 MIPI 联盟的行业领先的 M-PHY 和 UniPro 规范来形成其互连层,”JEDEC 主席 Mian Quddus 说。“MIPI UniPro v2.0 中提供的增强功能旨在帮助依赖 UFS 的制造商和供应商保持在微电子创新的风口浪尖。”


UniPro v2.0 增加了高速串行线路通信的新功能,并支持同时进行的高带宽事务。v2.0 中新增的功能包括:


支持 MIPI M-PHY v5.0“High Speed Gear 5 5”(HS-G5) – UniPro 协议部署在物理层的 MIPI M-PHY 上,以优化吞吐量、系统性能和服务质量。UniPro v2.0 使用 M-PHY HS-G5 将每个通道和每个方向的带宽提高到 23.32 千兆位每秒 (Gbps)——这是之前 UniPro v1.8 规范的两倍——以满足内存存储生态系统不断增长的数据速率要求。


增加有效载荷长度(payload length)——将 UniPro L2 层数据包有效载荷长度从 272 提升到 1144 可确保降低协议开销并提高链路速度,从而提高存储应用程序的吞吐量。


高速链接(High-speed linkup )——在 v2.0 中,完成存储应用程序中的链接(或“堆栈启动”)的延迟最多减少了约 8 毫秒。


此外,UniPro v2.0 通过删除在 UFS 行业中已基本停止使用的较低速度等功能,简化了应用程序设计人员的集成。由于消除了这些功能,UniPro v2.0 与之前的版本 v1.8 兼容。该规范的一致性测试套件 (CTS) 也正在更新,以考虑 v2.0 中的新功能。


“MIPI UniPro v2.0 的修订是由整个闪存生态系统的设计人员所要求的现实需求驱动的——更高的带宽和数据速率、更高的效率、减少的延迟和最小化的验证、确认和测试周期,”MIPI联盟主席Sanjiv Desai说。“多年来,事实证明,UniPro 既成熟又足够灵活,可以针对各种新架构进行演进。我们将通过与 JEDEC UFS 社区的持续合作,继续创新规范。”


M-PHY v5.0发布助力快闪储存应用传输翻倍


2021年年年底,移动通讯产业界面标准组织MIPI联盟(MIPI Alliance)发布了MIPI M-PHY v5.0更新版标准。新版本的M-PHY标准增加了HS-G5(High Speed Gear 5)规格,除将每通道数据传输速率提升一倍至23.32Gbps,也将继续支援国际记忆体标准组织JEDEC的通用快闪储存(UFS)标准,为移动/穿戴装置、笔电、工业物联网(IIoT)以及车用快闪储存应用等高速传输设计带来更多的弹性。


MIPI联盟指出,M-PHY v5.0的革新除了将数据传输速率翻倍,提升至每通道最高23.32Gbps之外,也导入数项最佳化M-PHY界面的新功能。针对目标应用的最佳化,新版本简化了锁相回路(Phase-Locked Loop, PLL)架构以消除设计的复杂性;在高速启动时可减少延迟发生,如减少在通电状态存取快闪记忆体时的传输延迟;以及增加眼图监控(Eye monitoring)以视觉化讯号健康度,进而强化除错(Debug)功能等等。


M-PHY v5.0标准向后相容v4.1版本。根据MIPI联盟的说法,在过去十年间M-PHY一直作为MIPI UniPro的物理层,并且整合在JEDEC UFS的许多版本中;而新版本的释出,也是为了支援即将发布的MIPI UniPro v2.0和JEDEC UFS标准。此外,针对新版本标准的一致性测试,MIPI联盟计画于2022年完成。


MIPI联盟主席Joel Huloux则对此表示,MIPI M-PHY v5.0中所提供,针对数据传输与弹性的重要更新,是来自广大生态系统中的大量实践所获得的真实反馈;同时,此标准得以强化,是立基于该联盟与JEDEC UFS社群之间的密切互动,而这种跨产业的合作,也是推动全球快闪记忆体市场创新的关键。


性能大增的UFS 4.0


整体而言,UFS 4.0 不论在频宽、循序读写速度、耗电量及尺寸上的表现都远远超过前一版标准。首先,UFS 4.0 的每通道频宽可达23.2Gbps,是UFS 3.1 频宽(11.6Gbps)的两倍多。再加上UFS 既有的全双工介面,所以可以同步读写,提供双通道的数据传输,这一点非常适合有下载更大数据量需求的5G 智能手机。


在读写速度上,根据三星早前推出的业界第一款通用快闪记忆体储存(Universal Flash Storage,UFS)4.0测试显示,搭配三星现有第七代176 层V-NAND 快闪记忆体(预计今年底、明年初开始量产第八代224 层V-NAND)与专属控制器,三星新推UFS 4.0 循序读取速度最高可达4,200Mbps(为UFS 3.1 读取速度2,100Mbps 的两倍快),循序写入速度达到2,800Mbps(比UFS 3.1 写入速度1,200Mbps 快上两倍多)。


不仅如此,UFS 4.0 在提供两倍效能的同时,其功耗还比UFS 3.1 低了46%,这说明了未来支援UFS 4.0 的智能手机,不但高效能,而且支援更久的手机电池续航力。UFS 4.0 的优势还体现在更迷你的尺寸上,UFS 3.1 体积为11.5×13×1mm,UFS 4.0 快闪记忆体的尺寸更小,最大只有11×13×1mm。通常手机元件愈小,除了对机构内的散热有所帮助外,对于手机内部元件布局设计的最佳化也有好处。而且UFS 3.1 最大容量只有512MB,UFS 4.0 最高支援1GB,这个大容量效益在5G时代里会更加有感。

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