2017年UFS渐成高阶手机用NAND Flash主流规格　2018年向中低阶市场扩散

 目前行动装置用NAND Flash可分UFS及eMMC两种规格，DIGITIMES Research观察，随着行动装置读取速度要求越来越高，eMMC5.1芯片传输速度逐渐无法满足高阶行动装置储存数据时的效能要求。UFS2.1芯片最高传输速度达11.6Gbps(1200MB/s)，eMMC5.1芯片则为3.2Gbps(400MB/s)，搭载UFS2.1规格的NAND Flash芯片将成为2017年高阶智能型手机主流储存趋势。

UFS芯片目前由三星(Samsung)、海力士(SK Hynix)、东芝(Toshiba)供给，美光(Micron)预计2017年才开始陆续放量。在大厂2D/3D NAND Flash产能持续进行转换，以及其他终端应用产品如SSD需求排挤效应等因素干扰下，2017年上半大厂在UFS芯片供给仍无法满足高阶行动装置市场需求。

然2017年下半，三星、海力士、东芝及美光将积极投入UFS芯片量产布局，在大厂3D NAND Flash产能陆续开出后，配合制程良率逐步提升，预期UFS芯片市场渗透率预期可望提高，2018年UFS芯片也将持续向中低阶行动装置市场扩散。

eMMC/UFS提供行动装置嵌入式储存解决方案

NAND Flash在各种终端产品的应用，以SSD、通讯产品、USB随身碟及SD卡为主。其中在通讯产品应用部分，过去几年受惠智能型手机对eMMC(Embedded Multi Media Card)芯片搭载储存空间的快速成长，eMMC芯片对NAND Flash强烈需求，成为驱动全球NAND Flash市场成长不可缺少动能来源之一。

数据源：DIGITIMES Research，2017/5

eMMC为MMC协会于2007年针对手机或平板计算机等行动装置产品所制订的NAND Flash内存规格，UFS(Universal Flash Storage)为JEDEC于2011年时针对行动装置产品所发布的NAND Flash内存标准规格。

无论是eMMC还是UFS芯片，两者皆为嵌入式的非挥发性内存，结构包含NAND Flash及NAND Flash控制IC。eMMC与UFS透过BGA封装，将NAND Flash及NAND Flash控制芯片封装为一颗高度整合的单一芯片，封装后的芯片可满足行动装置产品体积轻薄、更能达到减少零组件面积的要求。

而主处理器(Host Processor)藉eMMC/UFS 通讯接口就可传输指令，不需针对错误检查校正(ECC)、平均抹写储存区块技术(Wear-Leveling)、故障区块管理(BBM)等内存演算进行调校设计，因为这部分多由eMMC/UFS芯片内部控制IC完成，对行动装置厂商而言，最大利基为可有效降低研发成本、加速自家产品上市时间。

数据源：东芝，DIGITIMES Research整理，2017/5

UFS 2.1串行接口大幅提升行动装置传输及功耗表现

DIGITIMES Research观察，eMMC芯片传输带宽范围可从200MB/s到400MB/s，从接口类型来看，eMMC芯片过去透过并行接口(Parallel Interface)，提升接口传输速率及带宽的方式，对于当前智能型手机4K高画质影像传输、播放及录制及AR/VR等功能要求，已逐渐不敷使用。

JEDEC为因应上述行动装置处理大量数据时代的到来，于2015年重新制定新一代NAND Flash储存规格UFS 2.0。

UFS 2.0芯片使用的传输接口为高速串行接口，透过全双工模式，接收发送数据可以同时进行、同时进行读写操作，支持指令队列，在读取速度与耗电量表现更加优异。

eMMC与UFS芯片读/写接口与特性比较

注：灰色为eMMC；深蓝色为UFS。 
数据源：JEDEC，DIGITIMES Research整理，2017/5

从JEDEC公布的UFS 2.0芯片规格来看，UFS 2.0芯片大幅突破eMMC 5.0芯片带宽限制，接口带宽最高达1200MB/s，较eMMC 5.0芯片提升3倍。2016年3月JEDEC针对储存数据传输安全性等问题，再提出UFS 2.1规格，接口速率的规格较UFS 2.0仍为一致。

eMMC与UFS芯片规格标准发布时程

注：横轴时间为JEDEC公布芯片规格标准时间，每个规格开头为公布时间点，底纹表示持续时间。 
数据源：JEDEC，DIGITIMES Research整理，2017/5

UFS 2.0 NAND Flash读写速度标准有HS-G2(High speed GEAR2)及HS-G3(High speed GEAR3)两种。

HS-G2 1Lane最高读写速度为2.9Gbps(约360MB/s)，与eMMC 5.1相比没有太大优势，换言之，商业化产品没有太大竞争优势。然HS-G2 2Lane与HS-G3 1Lane、HS-G3 2Lane传输速度分别可达725MB/s、1.45GB/s，适合应用在4K影片传输、播放及录制及AR/VR等功能要求，相较eMMC 5.0就有更优异的效能表现。

在2017年搭载高容量的3D TLC NAND Flash陆续问市后，UFS 2.0规格结合3D TLC NAND Flash在传输性能及容量上的优势将会更为显著。

UFS芯片规格类型与理论最高传输速度

数据源：JEDEC、美光，DIGITIMES Research整理，2017/5

大厂UFS 2.１产品布局以三星、海力士较为领先

DIGITIMES Research观察，搭载3D NAND Flash 的UFS芯片目前以韩厂三星发展脚步最快，2015年三星便推出128GB 3D NAND UFS 2.0芯片，随着3D NAND Flash渐成主流，日厂东芝、韩厂SK海力士、美厂美光2016年也积极追赶三星3D NAND发展进度，推动在3D NAND Flash导入自家UFS芯片发展应用。

三星基于领先各厂的3D NAND技术，2016年依旧率先推出容量达256GB的3D NAND Flash UFS 2.0/2.1芯片，最高顺序读取及写入速度分别达850MB/s和260MB/s，2017年推测可能持续推出64层的3D NAND Flash UFS 2.1芯片。

海力士2015年推出的 UFS 2.0芯片最初是基于15nm NAND Flash制程技术，目前提供32GB/64GB的容量。顺序读写速度分别为780MB/s和160MB/s。2016年推出的 UFS2.1芯片是基于自家3D-V2 技术32层的3D NAND Flash制程技术，提供32GB/64GB/128GB的容量，顺序读取速度达800MB/s，顺序写入速度达200MB/s。

东芝2016年下半推出的 UFS 2.1产品最初也是基于15nm NAND Flash制程技术，提供32GB到128GB的容量。顺序读写速度分别为850MB/s和180MB/s。2017年预计也将陆续量产搭载3D NAND Flash 的UFS 2.1芯片。

美光因3D NAND Flash量产时程较为落后，间接影响自家UFS产品上市进度，预计搭载32层3D NAND Flash的UFS 2.1产品可在2017年开始陆续量产出货。

大厂UFS芯片与自家2D/3D NAND Flash发展时程

注：横轴时间为各厂UFS芯片推出时间。 
数据源：各公司，DIGITIMES Research整理，2017/5

UFS需求持续成长　市场比重预估年增１倍

目前市面UFS 2.X规格的NAND Flash产能主要由三星、海力士、东芝供应，美光预计下半年才会放量。在2D/3D NAND Flash产能持续进行转换、64层3D NAND Flash量产良率仍待提升、以及其他终端应用产品需求排挤效应下，目前UFS 2.X规格的NAND Flash产能仍无法满足手机市场需求。

然配合2017年三星、SK海力士、美光、东芝积极扩产NAND Flash及投入UFS 2.1产品量产布局，下半年在更多3D NAND产能开出后，UFS供需紧俏情况应可获得部分缓解。DIGITIMES Research预估2017年UFS在行动装置市场比重可增加1倍至20%。

2015~2018年全球行动装置市场UFS/eMMC比重变化及预测

数据源：DIGITIMES Research，2017/5

结语

2017年4月华为刚发表上市的高阶智能型手机P10手机因采用UFS 2.X与eMMC 5.X不同传输规格的NAND Flash，UFS与eMMC NAND Flash芯片所造成的效能差异引起不少关注。

DIGITIMES Research观察，由于UFS 2.X以及eMMC 5.X级别产品在传输规格上有明显差距，在读取传输大量数据文件时，采用UFS传输规格的NAND Flash拥有低延迟、反应速度快等优点．2017年各家旗舰级机种应用处理器(Application Processor)对UFS传输规格的NAND Flash支持，将加速高阶行动装置NAND Flash市场由eMMC向UFS移动。

配合大厂3D NAND Flash产能陆续开出后，UFS芯片市场渗透率预期可提高，预料2018年开始UFS芯片会逐渐向中低阶行动装置市场扩散，整体行动装置、平板等市场占有率，可望提升到3成比重，渐成未来市场主流规格。