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Universal Flash Storage (UFS)

Universal Flash Storage (UFS) ist eine Standardspezifikation für Flash-Speicherkarten und Flash-Speicher in embedded Systemen. UFS gilt als die Nachfolgetechnologie von eMMC und SD-Karten. UFS ist für die nichtflüchtigen Hochleistungs-Flash Speichermedien optimiert. Damit können schnellere Datenzugriffe und Geschwindigkeiten erreicht werden und wird somit auch den zukünftig immer höher werdenden Anforderungen der mobilen (Smartphones, Tablets,Laptops), industriellen (embedded systems) und Automobil (Connected Cars) Bereichen gerecht.

UFS-Unipro-M-Phy-Jedec-Mipi

UFS Organisationen

UFS wird von den wichtigen Unternehmen der Speicher- und Chipindustrie unterstützt und durch die Arbeitsgruppe JEDEC Solid State Technology Association geleitet. JEDEC arbeitet dabei auch mit der MIPI Alliance (Mobile Industry Processor Interface Alliance) zusammen, da Sie unter anderem auch für die Entwicklung des MPHY und UniPro Protokolls verantwortlich sind.

Außerdem wurde auch in 2010 die offene Handelsvereinigung Universal Flash Storage Association (UFSA) gegründet. Diese hat als Ziel eine möglichst flächendeckende Verbreitung und Akzeptanz von UFS in der Industrie.

Schnittstellen UFS

Um eine hohe Energieeffizienz und Performance bei der Datenübertragung zu erzielen, nutzt UFS bekannte Schnittstellenstandards für seine Interconnect-Ebene: 

  • M-PHY- Spezifikation
  • UniPro-Spezifikationen

UniPro agiert als ein universelles Chip-zu-Chip-Protokoll, das einen gemeinsamen Kanal für andere Protokolle bereitstellt.

Die M-PHY-Schnittstelle ist die vorrangige physikalische Ebene (PHY-Layer) für die UniPro-Spezifikation und hat eine schnelle serielle Schnittstelle mit bis zu 2,9 GBit/s pro Lane, die sich auf 5,8 GBit/s pro Lane hochskalieren lässt.

UFS Versionen

UFS1.01.12.02.13.03.1
Veröffentlicht2011-02-242012-06-252013-09-182016-04-042018-01-302020-01-30
Datenübertragungsgeschwindigkeit pro Lane300 MB/s300 MB/s600 MB/s600 MB/s1450 MB/s1450 MB/s
Anzahl von Lanes112222
Max. Datenübertragungsgeschwindigkeit300 MB/s300 MB/s1200 MB/s1200 MB/s2900 MB/s2900 MB/s
M-PHY Version??3.03.04.14.1
UniPro Protokollversion??1.61.61.81.8
UFS Karte1.01.12.0
Einführung20162018 
Datenübertragungsgeschwindigkeit pro Übertragungsstrang600 MB/s600 MB/s1200 MB/s
Max. Anzahl der Übertragungsstränge111
Max. Datenübertragungsgeschwindigkeit insgesamt600 MB/s600 MB/s1200 MB/s
M-PHY Version3.03.0 
UniPro Protokoll-Version1.61.6 

Vorteile UFS

UFS ist ideal für Anwendungen, die eine hohe Performance und einen niedrige Stromaufnahme benötigen.

  • Hohe Performance (Hoher Datendurchsatz)
  • Niedrige Stromaufnahme
  • SCSI-Architekturmodell und damit Command-Queuing-Funktionen um die Random-Read/Write-Geschwindigkeiten zu erhöhen
  • UFS arbeitet in Vollduplex

Schneller Datendurchsatz durch eine serielle Hochgeschwindigkeitsschnittstelle, die auf bis zu 2,9 Gigabit pro Sekunde (Gbps) abzielt und auf 5,8 Gbps hochskalierbar ist. UFS implementiert eine serielle Vollduplex-LVDS-Schnittstelle, die besser auf höhere Bandbreiten skaliert als die parallele 8-Lane-Schnittstelle von eMMCs.

Im aktiven Zustand ist der Energieverbrauch bei UFS gering und fällt im Leerlauf auf nahezu Null.

Universal Flash Storage (UFS) verwendet das bewährte SCSI-Architekturmodell und Befehlsprotokolle, die mehrere Befehle mit Command-Queuing-Funktionen unterstützen, was eine Multi-Thread-Programmierung ermöglicht. Derzeitige Flash-basierte Speicherkarten (SD/SDIO Karten) und Embedded-Flash-Lösungen (emmc) arbeiten jeweils nur einen Befehl einzeln ab, was die Random-Read/Write-Performance verringert.

Da UFS in Vollduplex arbeitet gibt es eine permanente gleichzeitige Übertragung von Informationen in beiden Richtungen ohne gegenseitige Beeinflussung.

Werkzeuge für die Entwicklung

Um Speicherdesigns zu entwerfen, zu testen und zu debuggen eignen sich Protocol Analysatoren mit denen der Datenverkehr gestreamt und entschlüsselt angezeigt werden können. Für das Prototyping eigent sich der vielseitige NuProg-E2 Programmer, der das Programmieren von  UFS, eMMC, MCU, EEPROM SPI Flash etc. Bausteinen ermöglicht.

NuProg-E2 Engineering Universal Programmer
NuProg-E2 Engineering Universal Programmer
NuProg-E2
Der NuProg-E2 unterstützt UFS, eMMC, MCU, CPLD, FPGA, SPI NOR, SPI NAND, Parallel NOR, Parallel NAND und EEPROM

995,00 €*
MPHY, UniPro, und UFS 4.0 Protocol Analyzer MPHY, UniPro, und UFS 4.0 Protocol Analyzer
MPHY, UniPro, und UFS 4.0 Protocol Analyzer
PGY-UFS4.0-PA
Der UFS 4.0 Protocol Analyzer (PGY-UFS4.X-PA) bietet die Erfassung und das Debugging von Daten über MPHY-, UniPro- und UFS-Protokollschichten.

Preis auf Anfrage

PGY-SSM SD SDIO eMMC Protocol AnalyzerPGY-SSM SD SDIO eMMC Protocol Analyzer Computer Setup
SD | SDIO | eMMC Speicher Protokoll Analyzer
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