Almacenamiento flash universal

Universal Flash Storage ( UFS ) es una especificación de almacenamiento flash para cámaras digitales , teléfonos móviles y dispositivos electrónicos de consumo ^{[ 1 ] [ 2 ]} , posicionada como un reemplazo para las eMMC y las tarjetas SD . Fue diseñada para brindar mayor velocidad de transferencia de datos y mayor confiabilidad al almacenamiento de memoria flash, al tiempo que reduce la confusión del mercado y elimina la necesidad de diferentes adaptadores para diferentes tipos de tarjetas. ^{[ 3 ]} El estándar abarca tanto paquetes integrados permanentemente (a través de paquetes de matriz de rejilla de bolas ) dentro de un dispositivo ( eUFS ) como tarjetas de memoria UFS extraíbles .

UFS utiliza memoria flash NAND . Puede utilizar múltiples chips de memoria flash NAND 3D TLC apilados (a partir de 2026 , TLC o QLC se suelen utilizar para UFS) con un controlador integrado. ^{[ 4 ]}

La especificación de memoria flash propuesta cuenta con el respaldo de empresas de electrónica de consumo como Nokia , Sony Ericsson , Texas Instruments , STMicroelectronics , Samsung , Micron y SK Hynix . ^{[ 5 ]} La interfaz eléctrica para UFS utiliza el M-PHY , ^{[ 6 ]} desarrollado por la MIPI Alliance , una interfaz serial de alta velocidad que apunta a 2,9  Gbit/s por carril con escalabilidad a 5,8  Gbit/s por carril. ^{[ 7 ] [ 8 ]} UFS implementa una interfaz serial LVDS dúplex completo que escala mejor a anchos de banda más altos que la interfaz paralela de 8 carriles y semidúplex de las eMMC . A diferencia de las eMMC, Universal Flash Storage se basa en el modelo arquitectónico SCSI y admite SCSI Tagged Command Queuing . ^{[ 9 ]} El estándar es desarrollado por la JEDEC Solid State Technology Association y está disponible a través de ella .

En 2010, se fundó la Universal Flash Storage Association (UFSA) como una asociación comercial abierta para promover el estándar UFS.

En septiembre de 2013, JEDEC publicó JESD220B UFS 2.0 (una actualización del estándar UFS v1.1 publicado en junio de 2012). JESD220B Universal Flash Storage v2.0 ofrece un mayor ancho de banda de enlace para mejorar el rendimiento, una extensión de las funciones de seguridad y funciones adicionales de ahorro de energía con respecto a UFS v1.1.

El 30 de enero de 2018, JEDEC publicó la versión 3.0 del estándar UFS, con una velocidad de datos superior de 11,6 Gbit/s por carril (1450 MB/s) mediante el uso de MIPI M-PHY v4.1 y UniProSM v1.8.En el MWC 2018, Samsung presentó las soluciones Embedded UFS ( eUFS ) v3.0 y uMCP ( paquete multichip basado en UFS ). ^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}

El 30 de enero de 2020, JEDEC publicó la versión 3.1 del estándar UFS. ^{[ 16 ]} UFS 3.1 introdujo Write Booster , Deep Sleep , Performance Throttling Notification y Host Performance Booster para soluciones UFS más rápidas, con mayor eficiencia energética y más económicas. La función Host Performance Booster es opcional. ^{[ 17 ]} Antes del estándar UFS 2.2 y del estándar UFS 3.1, la función de búfer SLC era opcional en los dispositivos UFS, que es una función de facto en las SSD personales . La función Write Booster se incorporó a UFS 2.2 en agosto de 2020. ^{[ 18 ]}

El "Write Booster" es un búfer con una velocidad superior a la del almacenamiento persistente que almacena temporalmente los datos nuevos antes de escribirlos en dicho almacenamiento. Utiliza el tiempo de inactividad, es decir, el tiempo en el que el sistema operativo del dispositivo no accede a los datos, para "vaciar" el contenido del búfer al almacenamiento persistente. ^{[ 19 ]}

En 2022, Samsung anunció la versión 4.0, duplicando la velocidad de 11,6  Gbit/s a 23,2  Gbit/s con el uso de MIPI M-PHY v5.0 y UniPro v2.0. UFS 4.0 introduce la optimización basada en archivos . ^{[ 20 ]}

A partir del primer trimestre de 2025, UFS 4.1 introduce el almacenamiento por zonas para UFS . ^{[ 21 ]}

• UFS 2.0 se ha implementado en Snapdragon 820 y 821, Kirin 950 y 955, Exynos 7420 y Nvidia Jetson AGX Xavier SOM.
• UFS 2.1 se ha implementado en Snapdragon 712 (710 y 720G), 730G, 732G, 835, 845 y 855. Kirin 960, 970 y 980. Exynos 9609, ^{[ 33 ]} 9610, ^{[ 34 ]} 9611, ^{[ 35 ]} 9810 y 980. ^{[ 36 ]}
• UFS 3.0 se ha implementado en Snapdragon 855, 855+, 860, 865, Exynos 9820–9825, ^{[ 37 ]} y Kirin 990. ^{[ 38 ]}
• UFS 3.1 se ha implementado en Snapdragon 855+/860, Snapdragon 865, Snapdragon 870, Snapdragon 888, Exynos 2100, Exynos 2200 y Snapdragon 7s gen 2. ^{[ 39 ] [ 40 ] [ 41 ] [ 42 ]}
• UFS 4.0 se ha implementado en Google Tensor G5, MediaTek Dimensity 9200, MediaTek Dimensity 8300 y Snapdragon 8 Gen 2. ^{[ 43 ]}

El 30 de marzo de 2016, JEDEC publicó la versión 1.0 del estándar de extensión de tarjeta UFS (JESD220-2), que ofrecía muchas de las características y gran parte de la misma funcionalidad que el estándar de dispositivo integrado UFS 2.0 existente, pero con adiciones y modificaciones para tarjetas extraíbles. ^{[ 44 ]}

También en marzo de 2016, JEDEC publicó la versión 1.1 de la extensión de memoria unificada UFS (JESD220-1A), ^{[ 45 ]} la versión 2.1 del estándar de interfaz de controlador de host UFS (UFSHCI) (JESD223C), ^{[ 46 ]} y la versión 1.1A del estándar de extensión de memoria unificada UFSHCI (JESD223-1A). ^{[ 47 ]}

El 30 de enero de 2018, el estándar UFS Card Extension se actualizó a la versión 1.1 (JESD220-2A), ^{[ 48 ]} y el estándar UFSHCI se actualizó a la versión 3.0 (JESD223D), para alinearse con la versión 3.0 de UFS. ^{[ 49 ]}

El ciclo de reescritura de una unidad UFS afecta su vida útil. Existe un límite en la cantidad de ciclos de escritura/borrado que un bloque de memoria flash puede soportar antes de que se produzcan errores o falle por completo. Cada ciclo de escritura/borrado provoca el deterioro de la capa de óxido de una celda de memoria flash. La fiabilidad de una unidad se basa en tres factores: la antigüedad de la unidad, el total de terabytes escritos a lo largo del tiempo y las escrituras de la unidad por día. ^{[ 50 ]} Esto es típico de la memoria flash en general. Por ejemplo, los teléfonos inteligentes de gama alta y dispositivos como los decodificadores pueden adoptar memoria flash UFS con un alto volumen de terabytes escritos. ^{[ 51 ]}

• Tarjeta de memoria
• NVM Express (NVMe)
• Unidad de estado sólido

• Estándares actuales de UFS y tarjeta UFS
• Presentación de Scott Jacobson y Harish Verma en la Cumbre de Memoria Flash 2013.