Toshiba Универсальные флэш-накопители (UFS)

Основная статья: Система хранения данных

Универсальный флэш-накопитель (UFS) — общая спецификация флэш-накопителей для цифровых фотоаппаратов, сотовых телефонов и потребительских видов электроники. Использование этого стандарта может привести к более высокой скорости передачи данных и повышению надёжности накопителей флэш-памяти, уменьшая при этом рыночную неразбериху и многообразие адаптеров для множества видов карт.

2022

*Встроенные флэш-накопители UFS с поддержкой MIPI M-PHY v5.0

24 февраля 2022 года компания KIOXIA Europe GmbH объявила о начале поставок образцов встроенных универсальных флэш-накопителей (UFS), поддерживающих технологию MIPI M-PHY v5.0. Устройства построены на базе фирменной трёхмерной флэш-памяти BiCS FLASH, доступны в трёх вариантах: объёмом 128, 256 и 512 ГБ. Накопители предназначены для использования в мобильных устройствах, включая передовые смартфоны, и обеспечивают высокую скорость чтения и записи.

Накопители KIOXIA соответствуют стандарту UFS поколения MIPI M-PHY 5.0, который предполагает теоретическую скорость интерфейса до 23,2 Гбит/с на дорожку (две дорожки — 46,4 Гбит/с) в режиме HS-Gear5. Это позволяет добиться роста скорости последовательных чтения и записи устройства ёмкостью 256 ГБ примерно на 90% и 70% соответственно, а скорости произвольных чтения и записи — примерно на 35% и 60% соответственно по сравнению с устройствами предыдущего поколения. Поколение UFS MIPI M-PHY v5.0 обеспечивает значительное повышение производительности, позволяя смартфонам и другим продуктам предоставлять больше возможностей и повышать удобство работы для конечных пользователей в эпоху 5G и в дальнейшем.

Усовершенствование UFS повысит производительность и возможности мобильных устройств нового поколения — смартфонов и других продуктов, отмечает Аксель Штёрман (Axel Stoermann), вице-президент по маркетингу и проектированию памяти в KIOXIA Europe GmbH

Прототипы модулей флэш-памяти UFS 3.1 на базе технологии QLC

19 января 2022 года компания Kioxia Europe GmbH, мировой производитель в области решений для хранения данных, сообщила о начале выпуска флэш-памяти с поддержкой стандарта UFS 3.1 на базе технологии QLC (Quad-Level Cell - ячейка памяти, способная хранить 4 бита информации) собственной разработки. Технология QLC позволяет получить достаточно высокую плотность памяти в массиве, что будет востребовано в решениях, для которых эта возможность является ключевой, например, в актуальных моделях смартфонов.

Первый прототип (PoC) представленной памяти Kioxia стандарта UFS - 512-гигабайтное устройство, в котором используется 1-терабитная (128 ГБ) трёхмерная флэш-память BiCS FLASH на базе технологии QLC. Он призван удовлетворить растущие требования мобильных устройств в части производительности и плотности памяти, обусловленные увеличением разрешения изображений, распространением видео с разрешением 4K и выше, развитием сетей 5G и т. п.

«Kioxia разрабатывает и поставляет UFS-память с 2013 года. С этого времени мы работаем над расширением нашего ассортимента, и так немалого, за счёт UFS-памяти, предназначенной для устройств и сценариев, требующих повышенной производительности при выводе изображений. С выводом на рынок UFS-устройств на базе технологии QLC мы сможем предложить ещё один продукт, способный удовлетворить растущие требования к FLASH-памяти», - говорит Аксель Штёрман (Axel Stoermann), вице-президент Kioxia Europe GmbH, отвечающий за маркетинг и инженерную разработку памяти.

Компания уже начала рассылку тестовых образцов 512-гигабайтных прототипов UFS памяти на базе технологии QLC некоторым из своих клиентов - OEM-производителей.

2021

Встраиваемые модули флэш-памяти ёмкостью 256 и 512 ГБ

11 августа 2021 года Kioxia Europe GmbH объявила о начале поставок образцов следующего поколения встраиваемых модулей флэш-памяти стандарта Universal Flash Storage (UFS) 3.1 ёмкостью 256 и 512 гигабайт (ГБ). Эти устройства стали ещё тоньше (для устройств ёмкостью 256 ГБ данные о плотности приводятся по сравнению с предыдущим поколением устройств UFS производства Kioxia ёмкостью 256 ГБ) и производительнее, чем их предшественники: флэш-память в корпусах толщиной 0,8 мм и 1,0 мм обеспечивает повышение скорости произвольного чтения на 30% и произвольной записи на 40% (по сравнению с предыдущим поколением модулей памяти UFS ёмкостью 256/512 ГБ производства Kioxia). Модули UFS от Kioxia построены на базе высокопроизводительной памяти пятого поколения Kioxia — 3D-флэш-памяти BiCS FLASH — и предназначены для широкого спектра мобильных устройств и решений.

Для многих сценариев использования встроенной флэш-памяти, имеющих ограничения в отношении занимаемого пространства и энергопотребления, высокая производительность и плотность являются ключевыми параметрами. Поэтому UFS становится для них всё более популярным решением. Что касается ёмкости, UFS уже пользуется намного большим спросом по сравнению с флэш-памятью е-ММС. По данным аналитической компании Forward Insights (источник: Forward Insights 2Q21), в этом году 70% общемирового спроса на накопители UFS и e-MMC пришлось на UFS, и этот показатель будет продолжать расти.

«Принятие стандарта UFS версии 3.1, состоявшееся благодаря нашей работе в комитете по стандартизации JEDEC, позволило вновь расширить границы производительности и создать форм-факторы для встроенной энергонезависимой памяти. Последовательное рассмотрение и дальнейшая разработка технологии 3D-флэш-памяти BiCS FLASH, созданной Kioxia, позволили не только выпустить линейку устройств, поддерживающих высокие скорости произвольного чтения и записи в тонком корпусе. Модули могут стать предпочтительным решением для целого ряда ресурсоёмких промышленных приложений», — отмечает вице-президент Kioxia Europe GmbH по маркетингу и разработке флэш-памяти Аксель Штёрманн (Axel Stoermann).

В модулях UFS ёмкостью 256 ГБ и 512 ГБ реализованы следующие изменения:

• скорость произвольного чтения увеличена на 30%, а произвольной записи — на 40%;
• усилитель производительности хоста (Host Performance Booster, HPB) версии 2 увеличивает скорость произвольного чтения за счёт использования буферной памяти хоста для хранения таблиц, преобразования логических адресов в физические; помимо этого, HPB версии 1 обеспечивает доступ к данным на уровне блоков размером не более 4 килобайт, тогда как у HPB версии 2 данный показатель был увеличен, что позволило дополнительно повысить скорость произвольного чтения;
• у устройства ёмкостью 256 ГБ толщина корпуса составляет всего 0,8 мм.

UFS 3.1 объемом 1 Тб

10 марта 2021 года компания KIOXIA Europe объявила о начале поставок модулей встраиваемой флеш-памяти емкостью 1 Тб стандарта Universal Flash Storage (UFS) версии 3.1. Модуль заключен в корпус высотой 1,1 мм. Модель использует флеш-память KIOXIA BiCS FLASH 3D и обеспечивает скорость последовательного чтения до 2050 МБ/с и скорость последовательной записи до 1200 МБ/с.

UFS 3.1 объемом 1 Тб

По информации компании, мобильные устройства постоянно совершенствуются, и сети 5G готовы обеспечить такие уровни скорости, масштабирования и сложности, каких раньше не было. Чтобы воспользоваться использования 5G — возможностью более быстрой загрузки и сокращением временных задержек — требуется надлежащая производительность и низкое энергопотребление. Кроме того, благодаря технологии 5G, упрощающей и ускоряющей процесс сохранения большого количества данных на мобильных устройствах пользователей, растут и требования к памяти для смартфонов и ресурсоемких приложений. UFS-устройство KIOXIA емкостью 1 Тб обеспечивает надлежащую скорость чтения/записи, низкое энергопотребление, минимальное время запуска приложений и емкость хранилища, необходимую для 5G и других цифровых потребительских продуктов.

UFS-накопитель KIOXIA емкостью 1 Тб объединяет в себе флеш-память BiCS FLASH 3D и контроллер, который исправляет ошибки, распределяет износ, преобразует логические адреса в физические и изолирует поврежденные блоки.

Устройство UFS емкостью 1 Тб оснащено также двумя функциями:

• WriteBooster обеспечивает надлежащую скорость записи;
• Host Performance Booster (HPB) 2.0 оптимизирует производительность произвольного чтения за счет использования памяти на стороне хоста для хранения таблиц преобразования логических адресов в физические. В то время как HPB 1.0 разрешает доступ только к блокам размером 4 Кб, HPB 2.0 обеспечивает более широкий доступ.

2019

UFS-модуль емкостью 512 Гб для автомобильных систем

14 ноября 2019 года компания Kioxia Europe объявила о начале поставки ознакомительных образцов модулей встроенной памяти емкостью 512 Гб для автомобильных систем.

Как отметили в Kioxia Europe, представленные UFS-модули для автомобильной промышленности соответствуют спецификации универсальных флеш-накопителей JEDEC версии 2.1. Они имеют широкий диапазон рабочих температур (от –40 до +105°С), соответствуют требованиям AEC-Q100 Grade 25 и обеспечивают надежность, необходимую для применения в различных автомобильных системах. Устройство емкостью 512 Гб дополняет существующую серию автомобильных UFS-модулей компании емкостью 16, 32, 64, 128 и 256 Гб.

Такие инновационные решения, как автономные автомобили, функциональные информационно-развлекательные системы, цифровые приборные кластеры, средства обработки и передачи информации и ADAS-решения не только обеспечивают комфорт водителя, но и предъявляют повышенные требования к устройствам хранения данных в автомобилях, подчеркнули в Kioxia Europe.

Чтобы удовлетворить потребности пользователей, компания KIOXIA разработала UFS-модули объемом 512 Гб для автомобильной промышленности, объединив в одном корпусе 3D-флеш-память BiCS Flash собственной разработки и контроллер. Автомобильные UFS-модули емкостью 512 Гб имеют ряд предназначенных для работы в составе автомобильных систем функций, в том числе Refresh, Thermal Control и Extended Diagnosis. Refresh может использоваться для обновления данных, находящихся в UFS-модуле, и помогает увеличить продолжительность их хранения. Thermal Control защищает устройство от перегрева в условиях высоких температур, которые могут возникать в автомобильных системах. И наконец, функция Extended Diagnosis помогает центральному процессору легко определять состояние устройства, утверждает производитель.

Устройства UFS на основе 3D-памяти BiCS FLASH для автомобильных систем

5 апреля 2019 года компания Toshiba Memory Europe (TME) объявила о начале поставок ознакомительных образцов устройств встраиваемой памяти стандарта JEDEC UFS 2.1 для автомобильных систем. Модули UFS для автомобильной электроники, представленные компанией, могут работать в широком диапазоне температур (от -40 до +105 °C), соответствуют требованиям AEC-Q100 Grade2 и обладают повышенной надежностью, необходимой для работы в различных автомобильных системах. Серия включает четыре устройства разной емкости: 32 гигабайта (ГБ), 64 ГБ, 128 ГБ и 256 ГБ.

По информации компании, изделия представляют собой устройства встраиваемой флеш-памяти NAND, объединяющие 3D-память BiCS FLASH и контроллер в одном корпусе FPGA со 153 полусферическими выводами. Устройства имеют интерфейс HS-G3 и работают при напряжении питания 3,3 В (ядро памяти) и 1,8 В (интерфейс).

Потребность в хранении данных в автомобильных системах будет продолжать расти, поскольку ожидается, что подключенные к сети и автономные автомобили будут генерировать огромные объемы данных. Устройства UFS компании TME на основе 3D-памяти BiCS FLASH предоставляют заказчикам решение, которое лучше подходит для реализации систем большой емкости. Например, скорость последовательного чтения и записи устройства емкостью 256 ГБ увеличена примерно на 6 и 33 процента соответственно по сравнению с устройствами предыдущего поколения.

Преимущества производительности модулей UFS сделали их основным выбором памяти для смартфонов высокого и среднего класса. С ростом сложности и потребности в хранении данных автомобильных систем ожидается, что модули UFS станут предпочтительным решением и в этой отрасли. Компания Toshiba первой представила память UFS в 2013 году.

Модули UFS компании TME для автомобильных систем имеют несколько дополнительных функций, таких как обновление, контроль температуры и расширенная диагностика, которые соответствуют требованиям к применению в автомобильных устройствах. Функция обновления может использоваться для обновления данных, хранящихся в модуле UFS, и помогает увеличить продолжительность их хранения. Функция контроля температуры защищает устройство от перегрева в условиях высоких температур, которые могут возникать в автомобильных системах. И наконец, функция расширенной диагностики позволяет пользователям легко определять состояние устройства.

Развитие технологий автомобильных информационных и развлекательных систем, расширенных систем помощи водителю (ADAS) и систем автономного управления автомобилем будет приводить к дальнейшему росту требований к автомобильным устройствам хранения данных.

Поставки ознакомительных образцов устройств емкостью 64, 128 и 256 ГБ уже начались, а поставки устройств емкостью 32 ГБ начнутся до июня 2019 года.

Встраиваемая флеш-память стандарта UFS 3.0

8 февраля 2019 года компания Toshiba Memory Europe (TME) сообщила о начале поставок ознакомительных образцов устройств встраиваемой флеш-памяти стандарта Universal Flash Storage (UFS) версии 3.0 емкостью 128 ГБ. В представленных устройствах используется 96-слойная 3D-память BiCS FLASH компании Toshiba. Выпускаются модули емкостью 128, 256 и 512 ГБ. Благодаря высокой скорости чтения и записи при низком энергопотреблении модули, по мнению разработчика, подходят для таких систем, как мобильные устройства, смартфоны, планшеты, а также системы дополненной и виртуальной реальности.

Как отметили в TME, благодаря последовательному интерфейсу UFS-устройства поддерживают полнодуплексный режим, позволяющий одновременно выполнять чтение и запись данных между главным процессором и UFS-устройством. Создавая стандарт UFS 3.0, ассоциация JEDEC усовершенствовала предыдущие версии стандарта UFS, чтобы помочь проектировщикам устройств добиться улучшения характеристик мобильных устройств и других подобных систем.

Представленные TME устройства объединяют 96-слойную 3D-память BiCS FLASH и контроллер в корпусе стандарта JEDEC размером 11,5 x 13 мм. Контроллер выполняет коррекцию ошибок, нивелирование износа, трансляцию логических адресов в физические и управление поврежденными блоками, что облегчает разработку систем. Все три устройства соответствуют требованиям стандарта JEDEC UFS версии 3.0, включая HS-GEAR4 с теоретической скоростью работы интерфейса до 11,6 гигабит в секунду на линию (23,2 Гбит/с для двух линий) и поддерживают функции предотвращения увеличения энергопотребления. Скорость последовательного чтения и записи устройства емкостью 512 ГБ увеличена примерно на 70 и 80 процентов соответственно по сравнению с устройствами Toshiba предыдущего поколения емкостью 256 ГБ, подчеркнули в TME.

2018

Встроенная флеш-память NAND стандарта UFS 2.1

29 января 2018 года компания Toshiba Memory Europe GmbH начала поставки ознакомительных образцов устройств встроенной флеш-памяти NAND для автомобильных систем, соответствующих требованиям стандарта JEDEC UFS версии 2.1. Устройства отвечают требованиям AEC-Q100 Grade 2, имеют широкий диапазон рабочих температур от -40 до +105 °C и расширенные функции обеспечения надежности, необходимые для создания все более сложных автомобильных систем.

Флеш-память NAND стандарта UFS 2.1 (2018)

Устройства встроенной флеш-памяти NAND содержат кристаллы NAND, выпускаемые по технологическому процессу 15 нм, и контроллер в одном корпусе. Для широкого спектра автомобильных систем предлагаются пять устройств различной емкости: 16, 32, 64, 128 и 256 ГБ. Они предназначены для информационно-развлекательных систем, как правило требующих хранения больших объемов данных, и систем беспроводной связи, которые требуют небольшой емкости хранилища.

По мере того, как автомобильные информационно-развлекательные системы и расширенные системы помощи водителю (ADAS) становятся более сложными, повышаются и требования к устройствам хранения данных в автомобильных системах. Спецификация UFS учитывает требования к высокой производительности и плотности хранения данных. Добавление UFS-устройств для автомобильных систем расширяет ассортимент устройств встроенной флеш-памяти компании Toshiba Memory Europe для автомобильной промышленности, в котором представлены автомобильные устройства стандарта e-MMC. Использование интерфейса UFS позволяет устройствам достичь скорости последовательного чтения 850 МБ/с и производительности произвольного чтения 50 тысяч операций ввода-вывода в секунду, что примерно в 2,7 и 7,1 раза быстрее по сравнению с аналогичными устройствами e-MMC соответственно.

Устройства также имеют дополнительные специальные функции для работы в составе автомобильных систем, такие как Refresh, Thermal Control и Extended Diagniosis. Функция Refresh может использоваться для обновления данных, хранящихся в UFS-устройстве, и помогает увеличить срок его службы. Функция Thermal Control защищает от перегрева при высоких температурах, которые возможны в автомобильных системах. Функция расширенной диагностики Extended Diagnosis помогает получить представление о состоянии устройства.

UFS-устройства Toshiba Memory используются для повышения общей производительности системы в мобильных устройствах, и появление UFS-устройств для автомобильных систем, как ожидается, окажет такое же положительное влияние на разработку автомобильных информационно-развлекательных систем и расширенных систем помощи водителю. Toshiba Memory Corporation уже ведет переговоры с основными автопроизводителями о возможности применения изделий в проектах следующего поколения.

UFS на основе 64-слойной 3D флеш-памяти

16 января 2018 года компания Toshiba Memory Europe GmbH анонсировала поставки ознакомительных образцов универсальных флеш-накопителей (UFS) на основе 64-слойной 3D флеш-памяти BiCS FLASH производства Toshiba Memory Corporation.

TME UFS BiCS 64GB (2018)

UFS-накопители соответствуют требованиям к производительности систем с необходимостью высокой скорости чтения и записи при низком энергопотреблении, включая мобильные устройства, такие как смартфоны и планшеты, а также системы дополненной и виртуальной реальности.

В серии представлены четыре устройства емкостью 32, 64, 128 и 256 ГБ. Все устройства содержат флеш-память и контроллер в одном корпусе стандарта JEDEC размерами 11,5 x 13 мм. Контроллер выполняет коррекцию ошибок, нивелирование износа, трансляцию логических адресов в физические и управление поврежденными блоками, что облегчает разработку систем.

Все четыре устройства соответствуют требованиям стандарта JEDEC UFS версии 2.1, включая HS-GEAR3 с теоретической скоростью работы интерфейса до 5,8 Гбит/с на линию (11,6 Гбит/с для 2 линий) без какого-либо увеличения энергопотребления. Производительность последовательного чтения и записи устройства емкостью 64 ГБ составляет 900 и 180 МБ/с, а производительность произвольного чтения и записи примерно на 200 и 185 % выше по сравнению с устройствами предыдущего поколения. Благодаря последовательному интерфейсу UFS-устройства поддерживают полнодуплексный режим, позволяющий одновременно выполнять чтение и запись данных между главным процессором и UFS-устройством.