生成式 AI令智能手机UFS4.0进阶

电子发烧友网报道（文/黄晶晶）如今，许多旗舰智能手机都开始支持AI大模型的端侧应用，它势必对存储容量和速率提出更高的要求。在笔者此前的报道中，我们已经注意到，旗舰智能手机目前主流运行AI大模型70亿参数，大多数机型的闪存都配置了512GB这一容量。

在闪存规格上，主要为UFS4.0。UFS是一种允许设备同时读取和写入的全双工接口，并且在标准层面能帮助设备以更低的功耗实现高速读写，UFS4.0理论速度达到4,640MB/s。

为了提升生成式AI在智能手机上的应用体验，一些存储芯片厂商也升级了UFS4.0。例如美光最近发布增强版UFS4.0，更早前铠侠也推出第二代UFS4.0。

性能提升

日前，美光发布的增强版通用闪存（UFS）4.0 移动解决方案，其中一大特点就是生成式 AI 应用中的大语言模型加载速度可提高 40%。



美光UFS 4.0基于先进的232层3D NAND技术，其顺序读取速度和顺序写入速度分别高达 4300 MBps和4000 MBps，较前代UFS3.1产品相比性能提升一倍。更快的读/写性能可提升10%的应用启动速度，实现更快的相册访问速度和流畅的多任务处理。
铠侠在UFS 4.0的技术规范下，对产品性能进行深度优化，其第二代UFS4.0不仅为其提升了性能。比如，铠侠第二代UFS 4.0相比第一代提升了18%的顺序写入性能，提升了30%随机写入速度，以及13%的随机读取性能。



尺寸小型化

美光的增强版UFS4.0在封装上更加紧凑。去年6月推出的UFS4.0封装规格为11mm x 13mm。新品进一步缩小外观规格，提供9mm x 13mm 托管型 NAND封装。UFS4.0模块的尺寸更小，那么可以为智能手机节出空间放置更大容量的电池。

为了追求更小的尺寸，铠侠UFS 4.0提供宽11x长13x厚0.8mm的封装规格。铠侠也表示，芯片封装尺寸甚至还可以影响到最终产品的大小，更小的芯片封装可以允许手机、平板、掌机腾出更多的内部空间安装电池，可以进行更多的个性化设计，增加产品竞争力。

另外新产品也进行了能效的优化。美光新版UFS 4.0解决方案可将能效提升 25%，使用户在运行 AI、AR、游戏和多媒体等耗电量高的应用时获得更长的续航时间。铠侠表示更低的读写功耗能够帮助移动设备延长续航时间。

技术升级

2022年8月，JEDEC发布了UFS 4.0，UFS 4.0采用MIPI M-PHY 5.0 High-Speed Gear 5和UniPro2.0技术，支持每条通道高达23.2Gbps或每个设备高达46.4Gbps的理论接口速度，是上一代UFS 3.1标准的两倍性能。为了强化I/O性能，引入多循环队列定义，加入RPMB（重放保护内存块）技术，可以更快地读写访问安全数据。

铠侠第二代UFS 4.0也进行了技术增强。支持高速链路启动序列 (HS-LSS) 特性，将启动时间缩短70%。增强了安全性，利用高级 RPMB（重放保护内存块）可以更快地读写访问安全数据。RPMB 清除（RPMB Purge）则可以确保安全快速地清理丢弃的不需要的RPMB数据。同时UFS 4.0还支持主机端的多循环队列 (MCQ) 一起使用，随机性能得以进一步提高。
在美光的增强版 UFS 4.0中，可提供多项专有固件更新功能，帮助手机加快启动速度和流畅运行，以及延长使用寿命等。首先是高性能模式（HPM），通过优先处理关键任务而非后台任务，以提升智能手机在密集使用期间的性能。开启 HPM 后，存储访问速度可提升一倍，助力手机在启动多应用时速度提升超过 25%。一键刷新（OBR）功能通过自动清理和优化数据，帮助用户获得手机流畅运行体验。

美光 UFS 4.0 现支持主机指定不同的数据存储区域，以提升设备的长期使用体验。分区 UFS（ZUFS）能够有效应对写入放大现象，在不降低设备性能的前提下，尽可能利用有限的编程和擦除周期，从而延长智能手机使用寿命，并长期保持流畅的使用体验。
美光还表示，扩展的容量可支持旗舰智能手机容纳设备端 AI 助手分析和生成的所有数据，以及用户不断增加的图片素材，释放AI的优势并获得比云存储更高的安全性。

小结：

生成式AI在智能手机上的应用正推动存储芯片厂商升级UFS4.0产品，同时UFS也从旗舰智能手机逐渐向下渗透。铠侠第二代UFS 4.0嵌入式闪存设备已于去年6月开始送样。2024年2月，美光增强版 UFS 4.0 也已出样。容量方面，它们都提供 256 GB、512GB 和 1TB 的容量选项。以小封装尺寸、优化的速度与延时，提升AI大模型在手机上的应用体验。