LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

Если основные названия чипсетов, как правило, на слуху, то на тип памяти мало кто вообще обращает внимание. Вместе с тем это важный параметр при выборе, например, игровых гаджетов. Память напрямую влияет на комфорт использования смартфона и его производительность. В статье мы расскажем, какая память бывает в карманных устройствах и на что обращать внимание при выборе.

----------------------<cut>----------------------

В современных смартфонах есть три типа памяти: оперативная, внутренняя и внешняя. Но если характеристики карт памяти вы легко можете узнать при покупке, то типы ОЗУ и ПЗУ производители гаджетов зачастую не указывают. Чаще всего так происходит, когда компания использует медленную память и ей нечем похвастать — это должно стать первым звоночком при выборе устройства.

Оперативная память (RAM/ОЗУ)
С оперативной памятью в смартфонах всё сравнительно просто: во всех современных гаджетах используется технология LPDDR — модификация используемой на обычных ПК технологии DDR. Приставка LP (Low Power) означает низкое энергопотребление, которое достигается, в основном, за счёт снижения рабочего напряжения и пропускной способности.

LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

В современных смартфонах встречается память LPDDR трёх поколений:
LPDDR3 — пропускная способность до 2133 Мбит/с, частота до 933 МГц, напряжение 1,2 В;
LPDDR4 — пропускная способность до 3200 Мбит/с, частота до 1600 МГц, напряжение 1,1 В;
LPDDR4x — пропускная способность до 4266 Мбит/с, частота до 1600 МГц, напряжение 0,6 В.

Стандарт LPDDR3 к настоящему времени уже считается устаревшим, хотя всё ещё используется в бюджетных гаджетах. Память типа LPDDR4 ставится в топовые устройства, а также в смартфоны средней ценовой категории. Существует и более современный тип LPDDR4x с повышенной пропускной способностью и пониженным энергопотреблением. Именно LPDDR4x стоит отдать предпочтение, если вы хотите приобрести флагман.

Современная мобильная оперативка очень быстра, но всё-таки недостаточно для некоторых задач. Например, для съёмки видео на скорости порядка 1000 fps: такой возможностью могут похвастать Sony Xperia XZ, Samsung Galaxy S9 и Huawei P20 Pro. Чтобы съёмка такого видео стала возможной, производителям пришлось пойти на технические ухищрения и встроить DRAM-слой (Dynamic RAM или динамическое ОЗУ) прямо в CMOS-сенсор камеры. Благодаря такому решению, сверхскоростные записи сначала сохраняются в DRAM-слое, и только потом постепенно обрабатываются процессором.

LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

У флагмана Sony объём такой памяти составляет 1 Гбит, а у Samsung — 2 Гбит. Это накладывает ограничения на максимальную длительность сверхскоростной съёмки, которая равна 0,182 секунды у Xperia XZ и 0,2 секунды у Galaxy S9.

Внутренняя память (ROM/ПЗУ)
Наиболее распространённый тип внутренней памяти в современных смартфонах — недорогой eMMC, взросший на базе карт памяти MMC, совместимых, в свою очередь, со стандартом SD. Иными словами, eMMC — это распаянная на материнской плате смартфона карта памяти.

LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

Стандарт eMMC существует в огромном количестве версий, вот наиболее актуальные из них:
eMMC 4.5 — 2011 год, пропускная способность до 200 МБ/с, скорость записи до 60 МБ/с;
eMMC 5.0 — 2013 год, пропускная способность до 400 МБ/с, скорость записи до 90 МБ/с;
eMMC 5.1 — 2015 год, пропускная способность до 600 МБ/с, скорость записи до 125 МБ/с.
В конце прошлого года ожидался анонс версии eMMC 5.2, но этого всё ещё не случилось.

Главным конкурентом eMMC выступает технология UFS, разработанная компанией Samsung. В отличие от технологии eMMC, которая не что иное, как модификация карт памяти, стандарт UFS изначально разрабатывался для создания быстрой внутренней памяти. В результате, UFS имеет не только большую пропускную способность по сравнению с eMMC, но и в два раза более низкое энергопотребление.

LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

К настоящему времени выпущены спецификации трёх мажорных версий стандарта UFS:
UFS 1.0 — 2011 год, пропускная способность до 300 МБ/с;
UFS 2.0 — 2013 год, пропускная способность до 1200 МБ/с;
UFS 3.0 — 2018 год, пропускная способность до 2900 МБ/с.

Говоря о поколениях UFS, стоит отметить ещё два важных момента. Первый — версии стандарта UFS 2.0 и UFS 2.1 немного отличаются между собой техническими деталями, но не скоростными характеристиками. Если же в бенчмарках и будет видна какая-то разница, то связана она может быть только с использованием более совершенных чипов, но не с версией спецификации. Второй — UFS 2.0/2.1 и UFS 3.0 поддерживают двухполосный режим (2-lane или dual lane), который удваивает максимальную пропускную способность интерфейса благодаря использованию двух каналов для чтения и двух каналов для записи информации. Смартфонов с двухполосной памятью UFS 2.1 сейчас выпущено немного, среди них — OnePlus 5, Samsung Galaxy S9 и Xiaomi Mi 6. Именно сверхбыстрая память помогает этим гаджетам вырываться на первые строчки в бенчмарках при сравнении с другими гаджетами на тех же чипсетах, хотя в реальной жизни разница с однополосной памятью едва ли будет заметна.

Спецификация UFS определяет только максимальную пропускную способность памяти, но не фактическую скорость чтения и записи на реальных устройствах. Поэтому, единственный способ узнать эти показатели — практические испытания. Исходя из результатов тестирования Huawei P10, UFS 2.1 может обеспечить фактическую скорость последовательной записи до 150 МБ/с, а последовательного чтения — до 750 МБ/с. У eMMC 5.1 те же показатели составляют всего 100 и 280 МБ/с для записи и чтения соответственно.

LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

Слева направо: UFS 2.1, UFS 2.0, eMMC 5.1


Также стоит помнить, что скорость случайной записи и чтения для обоих типов памяти будет слишком сильно отличаться от последовательных скоростей и зависеть от различных факторов. Поэтому, её принято измерять не в МБ/с, а в количестве операций ввода-вывода в секунду (IOPS). UFS 2.0 имеет фактическую производительность 18000 IOPS при чтении и 7000 IOPS при записи, а eMMC 5.0 — 7000 IOPS при чтении и 3000 IOPS при записи. Отметим, что использование памяти в режиме последовательного чтения/записи характерно для съёмки видео или просмотра фильмов, а в случайном режиме — для повседневного использования гаджета.

eMMC и UFS поделили мобильную память между собой почти везде, за исключением iPhone и iPad. Как всегда, компания Apple пошла своим путём и, начиная с iPhone 6S, использует в своих гаджетах накопители типа NVMe. И протокол NVMe, и шина PCIe, поверх которой он работает, в «яблочных» гаджетах кастомные, поэтому называть накопитель внутри новых iPhone словом SSD не совсем честно. Хотя, такие детали мало кого волнуют, и именно Apple первой приблизилась к внедрению полноценного SSD в карманные гаджеты.

LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

Apple никогда не раскрывает полных спецификаций своих компонентов, поэтому о скорости NVMe SSD внутри iPhone можно судить только по измеренной сторонними программами скорости. А она в iPhone 8 и iPhone X достигает, не много не мало, 1250 МБ/с на чтение и 350 МБ/с на запись. Для сравнения, у Galaxy S8 с памятью UFS 2.1 эти показатели составляют 800 и 200 МБ/с соответственно.
LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

Сравнение скорости последовательного чтения из памяти iPhone 6S с другими смартфонами


Учитывая анонс спецификации UFS 3.0 в начале этого года, Samsung, главный двигатель прогресса в мире Android, едва ли последует примеру Apple и станет внедрять в свои гаджеты SSD. С другой стороны, даже память UFS 2.1 достаточно быстра для любых сценариев использования смартфонов (включая запись Ultra HD видео на скорости 60 fps), а Apple просто обеспечила себе запас производительности памяти на несколько лет вперёд. Так что при выборе Android-смартфона стоит обращать внимание на наличие памяти типа UFS 2.0 или UFS 2.1, а если хотите — можете дождаться устройств с UFS 3.0. Вполне возможно, что одним из первых таких гаджетов станет Galaxy Note 9 или Galaxy S10.

Внешняя память (microSD)
Вместо процветавшего ранее зоопарка форматов карт памяти, вплоть до экзотических микродрайвов для слота CF, на смартфонах уже долгое время безраздельно властвует microSD.

LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

Скорость карт памяти microSD обычно указывается в двух основных градациях: класса скорости и класса скорости UHS. Класс скорости обозначается на картах памяти числом внутри буквы «С», которое соответствует минимальной скорости последовательной записи данных. Всего существует пять классов скорости с чётными индексами, от Class 2 до Class 10. Последний соответствует скорости записи 10 МБ/с. Класс скорости UHS используется в картах памяти с поддержкой шины UHS, обозначается числом внутри буквы «U». Сейчас стандарт предусматривает два таких класса, U1 с максимальной скоростью записи 10 МБ/с и U3 с максимальной скоростью 30 МБ/с.
LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

Даже если вы планируете записывать видео в разрешении Ultra HD, вам вполне хватит самого распространённого на данный момент типа скорости карты памяти — U1. А вот старые карты с обозначениями Class 6 и Class 8, не говоря уже о более медленных, вставлять в современные смартфоны не стоит: они будут ощутимо замедлять работу гаджета.

Начиная с Android 6.0 Marshmallow в операционной системе появилась возможность объединить внутреннюю и внешнюю память с помощью функции Adoptable Storage. При её включении, карта памяти форматируется и логически становится одним целым с внутренней памятью гаджета.

LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

После активации функции система сама будет решать, где хранить те или иные файлы, включая установленные приложения и фотографии с камеры. Есть у такого решения и минусы: карта памяти окажется «привязана» к конкретному смартфону до следующего форматирования, а аппаратный сброс устройства удалит данные и на ней. Для правильной работы Adoptable Storage карта памяти должна иметь высокий класс скорости (желательно U1). В противном случае смартфон предупредит вас о возможном падении производительности после объединения разделов.
LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

Ряд производителей, включая Samsung и Sony, блокирует эту функцию на своих гаджетах из-за возможных проблем совместимости с фирменным ПО. Вернуть Adoptable Storage можно, как правило, неофициальными способами и окольными путями (с помощью adb или имея root-доступ), но гарантировать правильную работу этой функции не сможет никто.
LPDDR4, UFS, microSD: разбираемся в типах памяти смартфонов

Заключение
Надеемся, что наша справка поможет вам разобраться в технологиях мобильной памяти. Конечно, при выборе гаджета в ценовой категории 10–20 тысяч рублей придирки будут излишни, но, согласитесь, было бы обидно получить в дорогом флагмане память устаревшего типа. Наиболее современной комбинацией технологий ОЗУ и ПЗУ на данный момент можно считать LPDDR4x и UFS 2.1 соответственно, но LPDDR4 и UFS 2.0 не слишком им уступают и также заслуживают внимания.

Напишите в комментариях, обращаете ли вы внимание на используемые технологии памяти при выборе смартфона, или другие компоненты смартфона имеют для вас большее значение?

Автор текста: Владимир Терехов, 4pda.ru