Smartphone-Speicher: UFS 4.0 beschleunigt auf über 4 GB/s
Die nächste Generation von Flash-Speicher für Smartphones heißt UFS 4.0. Die neuen Speicherbausteine erhalten eine doppelt so schnelle Schnittstelle. Samsung hat erste Lösungen mit bis zu 4.200 MB/s und 1 TB in Aussicht gestellt. Die Energieeffizienz steigt ebenfalls deutlich.
UFS steht für Universal Flash Storage und ist eine Form von Flash-Speicher für eingebettete Systeme (eUFS) und Speicherkarten. UFS vereint dabei NAND-Flash-Speicher und den benötigten Controller in einem Produkt – das spart Platinenfläche.
UFS 4.0 mit bis zu 5,8 GB/s (brutto)
Der UFS-Standard nutzt die sogenannte M-PHY-Schnittstelle in Kombination mit dem UniPro-Protokoll, beide wurden von der MIPI Alliance geschaffen. Bei der 2011 veröffentlichten Spezifikation UFS 1.0 betrug die maximale theoretische Datenrate noch 2,9 Gigabit pro Sekunde (362,5 MB/s). 2013 folgte UFS 2.0 mit der Verdoppelung durch den HS-Gear3-Modus auf 5,8 Gbit/s (725 MB/s). Mit UFS 3.0 fand ein Wechsel auf HS-Gear4 statt, der eine erneute Verdoppelung auf 11,6 Gbit/s (1.450 MB/s) pro Datenleitung mit sich brachte, die auch für den aktuellen Standard UFS 3.1 gilt.
Mit UFS 4.0 wird der Durchsatz nochmals verdoppelt: 23,2 Gbit/s respektive 2.900 MB/s werden pro Leitung übertragen. Da wie beim Vorgänger auch zwei Leitungen genutzt werden können, steigt der maximale Datendurchsatz auf 46,4 Gbit/s oder 5.800 MB/s. Die Nutzdatenrate fällt allerdings geringer aus.
Samsungs UFS liest mit 4.200 MB/s
So bewirbt Samsung seinen ersten UFS 4.0 nun mit einer maximalen Leserate von 4.200 MB/s. Geschrieben werden die Daten mit maximal 2.800 MB/s. In dem höchstens 11 mm × 13 mm × 1 mm (L × B × H) messenden Chip stecken mehrere Dies von Samsungs 7. Generation 3D-NAND alias „V-NAND v7“ sowie ein Controller aus eigenem Hause. Die Speicherkapazitäten sollen bis hin zu 1 TB reichen.
Ferner soll die Energieeffizienz erhöht worden sein: Pro Milliampere sollen 6,0 MB/s gelesen werden, dies entspreche einer Steigerung um 46 Prozent gegenüber der vorherigen Generation, so Samsung.
Massenfertigung im dritten Quartal
Doch bis zum Marktstart wird es noch dauern: Samsung will die Massenfertigung des UFS 4.0 erst im dritten Quartal 2022 starten. Zudem steht noch die offizielle Vorstellung durch die für den Speicherstandard zuständige Organisation JEDEC aus, deren Vorstand aber bereits grünes Licht gegeben hat, wie Samsung verlauten lässt.
Als Einsatzgebiete sind neben 5G-Smartphones der Oberklasse auch Produkte in den Bereichen Automotive, Augmented Reality (AR) und Virtual Reality (VR) denkbar. Letztlich müssen die Plattformen aber erst einmal die hohen Datenraten des neuen Speicherstandards unterstützen.
Kioxia nahm UFS 4.0 bisher nicht in den Mund
Im Februar hatte Kioxia bereits neue UFS-Bausteine mit 4.400 MB/s in Aussicht gestellt. Zur Verwirrung der Redaktion wurde die Frage, ob es sich dabei um UFS 4.0 handelt, seinerzeit aber verneint. Dabei sollte die Lösung von Kioxia ebenfalls M-PHY 5.0 mit dem fünften „Gang“ (High Speed Gear 5) für 23,2 Gbit/s pro Leitung nutzen. M-PHY ist eine Bitübertragungsschicht, die im Englischen als Physical Layer (PHY) bezeichnet wird.
Jetzt wo die Weichen für UFS 4.0 von Samsung und JEDEC gestellt sind, wäre aber nicht verwunderlich, wenn Kioxia bald ebenfalls UFS-4.0-Chips ankündigt. Gleiches ist mittelfristig von Micron und SK Hynix zu erwarten.
Fabian und 
Jan-Frederik