UFS 4.0: JEDEC macht den schnellen Smartphone-Speicher offiziell

Die nächste Generation von Flash-Speicher für Smartphones heißt UFS 4.0. Jetzt hat die JEDEC den neuen Standard veröffentlicht. Die neuen Speicherbausteine erhalten eine doppelt so schnelle Schnittstelle und erreichen darüber 4,2 GB/s. Das Samsung Galaxy Z Fold 4 ist ein erster Abnehmer.

Bereits im Mai hat Samsung als NAND-Flash-Marktführer, Smartphone-Hersteller und JEDEC-Mitglied die Werbetrommel für die neue Generation des Universal Flash Storage (UFS) gerührt, der Controller und NAND-Flash in einem kompakten Chip-Gehäuse vereint.

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 UFS 3.1 gilt.

Mit UFS 4.0 auf Basis von M-PHY 5.0 und UniPro 2.0 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 4.0 erreicht 4,2 GB/s

Samsungs erster UFS 4.0 liest Daten mit maximal 4.200 MB/s und schreibt diese mit bis zu 2.800 MB/s. In dem höchstens 11 × 13 × 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.

Vor etwa zwei Wochen gab Samsung im Rahmen des Flash Memory Summit 2022 bekannt, dass die Serienfertigung des UFS 4.0 im Laufe dieses Monats beginnen soll. Der offizielle Segen der Standardisierungsstelle JEDEC ist nun passend dazu erteilt.

Ein erster Abnehmer ist das klappbare Smartphone-Flaggschiff Samsung Galaxy Z Fold 4 (Hands-On), das 256 GB bis 1 TB des schnellen Speichers bieten soll. Samsung hat inzwischen bestätigt, dass entgegen der bisherigen Annahme doch kein UFS 4.0 im Galaxy Z Fold 4 steckt. Stattdessen wird weiterhin UFS 3.1 genutzt.

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UFS 4.0 bringt nicht nur mehr Leistung

Neben dem erhöhten Durchsatz soll UFS 4.0 unter anderem auch Vorteile beim Energiebedarf aufweisen. Die Verbesserungen gegenüber dem vorherigen Standard listet die JEDEC wie folgt auf.

• To achieve the highest performance and most power efficient data transport, JEDEC UFS leverages industry–leading specifications from the MIPI® Alliance to form its Interconnect Layer. This collaboration continues with UFS 4.0, which leverages the M-PHY® version 5.0 specification and the UniPro® version 2.0 specification to double the UFS interface bandwidth and enable up to ~4.2 GB/s for read and write traffic.
• Introduced Multi-Circular Queue definition for more demanding storage I/O patterns
• Advanced RMPB interface allows increased bandwidth and protection for secure data
• Utilizes a more efficient VCC=2.5V as opposed to the 3.3V supported in the prior version of the standard
• Improved system latencies by enabling High Speed Link Startup, Out of Order Data Transfer and the BARRIER Command
• Eases system integration by introducing Enhanced Device Error History with host configurable timestamps and M-PHY’s Eye Monitor
• Preserves backwards compatibility with UFS 3.1 and 3.0 to allow mixed systems applications

JEDEC