La nuova memoria UFS 3.1 è economica, veloce e più efficiente

JEDEC ha pubblicato la nuova specifica per le memorie UFS 3.1 (JESD220E), che aggiunge diverse caratteristiche in merito a prestazioni, potenza e riduzione dei costi produttivi, con tutta l’affidabilità dello standard.

Le nuove funzionalità promettono di aumentare le prestazioni dei dispositivi reali, ridurre al minimo i consumi, ridurre potenzialmente i costi dei dispositivi di archiviazione ad alta capacità e migliorare l’esperienza utente.

I dispositivi conformi allo standard UFS 3.1 continuano a utilizzare dei layer M-PHY 4.1 di MIPI con codifica di linea (line encoding) 8b/10b, il livello di interconnessione è basato sul protocollo UniPro 1.8 (IL) di MIPI e dotato di supporto HS-G4 per velocità di trasmissione da 11,6 Gbps.

La nuova versione della specifica JEDEC supporta tre nuove funzionalità: Write Booster, Deep Sleep e Performance Throttling Notification. JEDEC ha inoltre pubblicato le specifiche per la tecnologia Host Performance Booster. Tutte queste caratteristiche sono già supportate dai moderni SSD.

Come suggerisce il nome, Write Booster è una tecnologia progettata per aumentare le velocità di scrittura utilizzando una cache chiamata pseudo-SLC. Una tecnologia simile è già utilizzata con alcuni SSD e vari dispositivi di archiviazione in miniatura basati su NVMe, come quelli utilizzati nell’iPhone/iPad di Apple. Inoltre, la memorizzazione nella cache è supportata dallo standard SD 6.0 per raggiungere gli obiettivi di prestazioni in scrittura.

La seconda importante nuova capacità della tecnologia UFS 3.1 è Deep Sleep, un nuovo stadio di potenza in grado di far funzionare la memoria a basse tensioni. È stato progettato per dispositivi UFS a basso costo che utilizzano gli stessi regolatori di tensione per storage e altre funzioni.

Un’altra nuova funzionalità è la notifica di limitazione delle prestazioni (Performance Throttling Notification) che consente al dispositivo UFS di informare l’host della limitazione delle prestazioni durante il surriscaldamento. In definitiva, la funzione cerca di evitare il throttling per ottenere prestazioni migliori.

Ultimo ma non meno importante è Host Performance Booster (HPB), che memorizza nella cache la mappa degli indirizzi logico-fisici (LTP) di un dispositivo UFS nella DRAM del sistema, al fine di migliorare le prestazioni. Le applicazioni destinate al mobile utilizzano molte operazioni di lettura casuali e quindi accedono spesso alle mappe degli indirizzi LTP.

Poiché la capacità di archiviazione dei dispositivi UFS è sempre in costante crescita, vale lo stesso per la dimensione degli indirizzi logico-fisici. Ovviamente tutto questo rende più difficile (e più costosa) la realizzazione di un controller. Ospitando gli indirizzi logico-fisici nella DRAM del sistema, si otterrà un prodotto veloce migliorando le prestazioni di lettura casuale. Riducendo anche il costo di realizzazione di un controller UFS.

Samsung ha lavorato sulla funzione HPB diversi anni fa e sostiene che può migliorare le prestazioni di lettura casuale fino al 67%. Negli SSD, l’Host Memory Buffer (HMB) viene utilizzata per ridurre i costi, quindi HPB impedirà ai dispositivi UFS di diventare troppo costosi man mano che la loro capacità di archiviazione aumenta. È importante notare però che la tecnologia HPB non è obbligatoria, ma una caratteristica facoltativa – almeno per ora.

Per riassumere il tutto, mentre i dispositivi di archiviazione conformi a UFS 3.1 continueranno a offrire una larghezza di banda massima teorica fino a 23,2 Gbps (2,9 GB/s) quando viene utilizzato HS-G4 (data la codifica utilizzata da M-PHY 4.1, la larghezza di banda raggiungibile effettiva dovrebbe essere qualcosa come 1,875 GB/s). Tuttavia, con Write Booster e HPB implementati, le prestazioni reali delle prossime unità UFS diventeranno sempre più alte. Nel frattempo, la tecnologia Deep Sleep contribuirà a prolungare la durata della batteria dei dispositivi a basso costo.