Что значит emmc. Выход из строя eMMC памяти на планшетах и телефонах. Чем отличается eMMC и SSD

Авторы: Вячеслав Гавриков (г. Смоленск)

NAND FLASH - надежная и недорогая память. Она используется в самых различных приложениях: от сотовых телефонов до автомобильных навигаторов. Микросхемы памяти eMMC также используют NAND FLASH. Однако они обеспечивают гораздо больший уровень надежности. Это достигается за счет встроенного управляющего контроллера. Стоит отметить, что и eMMC бывают разные. Недавно компания SMART Modular Technologies анонсировала линейку микросхем памяти SH8M повышенной надежности для ответственных приложений.

Рис. 1. eMMC от компании SMART Modular Technologies

В результате сотрудничества двух организаций MultiMediaCard Association (MMCA) и JEDEC Solid State Technology Association (JEDEC) появился новый стандарт eMMC. С одной стороны он использует наработки по стандартизации NAND FLASH от MMCA, с другой стороны, соответствует требованиям JEDEC по корпусному исполнению.

Каковы же основные особенности eMMC-памяти? Во-первых, она объединяет в себе NAND FLASH и MMC-контроллер. Во-вторых, eMMC выпускается в стандартном корпусном исполнении JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA) или MO-276 (153-выводной BGA).

Наличие MMC-контроллера дает пользователю очевидные преимущества (рис. 2). При использовании простой NAND FLASH необходим программный драйвер, который будет решать все вопросы по обеспечению целостности информации: контроль ошибок, определение битых секторов и т.д. В eMCC все эти функции берет на себя встроенный MMC-контроллер памяти. В результате нагрузка на управляющий процессор или микроконтроллер снижается. Кроме того, eMMC оказывается более защищенным носителем информации.

Рис. 2. Сравнение организации обмена данными с простой NAND FLASH и eMMC

В отличие от других носителей (например, SD-карты), eMMC - встраиваемый тип памяти. Микросхемы eMMC предназначены для монтажа на печатную плату. В итоге, они представляют собой более медленную, но и более дешевую альтернативу SSD для различных приложений (планшеты, смартфоны и т.д.). Стандартизация корпусного исполнения в данном случае -логичный шаг для упрощения проектирования устройств с eMMC.

Таким образом, eMMC становится идеальным выбором в качестве встроенной памяти различных приложений: планшеты, смартфоны, навигаторы и т.д. Однако есть области, в которых требования к надежности носителей информации оказываются достаточно жесткими. Например, в автомобильной и промышленной электронике. Именно для этих областей компания SMART Modular Technologies разработала eMMC серии SH8M повышенной надежности (рис. 3).

Рис. 3. Микросхемы SH8M eMMC повышенной надежности

SH8M - микросхемы eMMC-памяти объемом 8/ 16/ 32/ 64 Гбайт. SH8M отвечают требованиям JEDEC/ MMC4.51 и выпускаются в двух вариантах корпусного исполнения: JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA) или MO-276 (153-выводной BGA).

Основной отличительной чертой SH8M является высокий уровень надежности, что обеспечивается двумя факторами: широким диапазоном рабочих температур и соответствием требованиям стандартов AEC-Q100.

Для пользователей доступны два варианта исполнения SH8M с различными температурными диапазонами. Версия Extended допускает работу в диапазоне -25...+85 ºC. А версия Industrial в диапазоне -40...+85 ºC. Версия Extended, очевидно, предназначена для коммерческих приложений, в то время как микросхемы с диапазоном Industrial найдут применение в автомобильной и промышленной электронике.

SH8M соответствует требованиям стандартов для автомобильных приложений AEC-Q100:

AEC-Q100-002-E Human Body Model (HBM) ± 2000 В класс H2;
AEC-Q100-003-E Machine Model (MM) ± 200 D класс M3;
AEC-Q100-011 Rev-C Charge Device Model (CDM) ±750 В класс С5;
AEC-Q100-004-D.

Для именования микросхем используется достаточно сложное обозначение, которое включает: серию памяти (SH8M), код объема памяти, тип корпуса, тип конфигурации, код программой версии, форма поставки, версия температурного исполнения.

Самым большим объемом памяти 64 Гбайт в данной линейке могут похвастаться микросхемы:

SH8M64GAITDFAAE01- 64 Гбайт, -25...+85 ºC (версия Extended), JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA);
SH8M64GAITDFAAI01 - 64 Гбайт, -40...+85 ºC (версия Industrial), JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA);
SH8M64GBGTDFAAE01- 64 Гбайт, -25...+85 ºC (версия Extended), JEDEC ® MO-276 (153-выводной BGA);
SH8M64GBGTDFAAI01- 64 Гбайт, -40...+85 ºC (версия Industrial), JEDEC ® MO-276 (153-выводной BGA).

Высокий уровень защиты SH8M делает возможным их использование в автомобильной и промышленной электронике, а также в других ответственных приложениях. Однако полный список областей их применения значительно шире и включает в себя следующие пункты:

автомобильная электроника;
промышленная электроника;
медицинское оборудование;
сетевое оборудование;
RFID-сканеры;
VoIP;
серверы и т.д.

Характеристики микросхем памяти серии SH8M:

Тип памяти: eMMC NAND FLASH;
Объем памяти: 8/ 16/ 32/ 64 Гбайт;
Интерфейс связи: параллельный (8 линий данных и сигналы управления);
Частота тактирования: до 53 МГц (SDR/ DDR);
Особенности MMC: поддержка JEDEC/ MMC4.51;
Совместимость с предыдущими стандартами MMC: есть;
Напряжение питания VCC: 2,7...3,6 В; VCCQ: 1,7...1,95 В или 2,7...3,6 В;
Диапазон рабочих температур: -25...+85 ºC (версия Extended), -40...+85 ºC (версия Industrial);
Диапазон температур хранения: -40...+85 ºC;
Корпусное исполнение: JEDEC ® MO-304 (100-выводной BGA) или MO-276 (153-выводной BGA).

О компании

SMART Modular Technologies - крупный производитель различных типов носителей информации. Номенклатура компании включает в себя три основных сегмента: оперативная DRAM-память (DDR, DDR2, DDR3, DDR4), встраиваемая память (Embedded USB, eMMC, M.2 SATA, mSATA), съемные носители информации (CF Card, microSD, SATA SSD, SD Card, USB Flash Drive).

16 GB eMMC Module C2 Android Black представляет собой встраиваемый накопитель от компании Samsung на основе флеш-памяти объемом 16 GB с предустановленной операционной системой Anroid 5x или более поздней версии для применения в составе SBC ODROID-2. Модуль готов к работе из коробки. Интерфейс eMMC версии 5.0 или выше: HS400 интерфейс с 8-битным режимом DDR. Чипсет eMMC совместим только с процессорами Amlogic серий S905 и S805 (ODROID-C1+/ C0/ C2).

Чипсеты модулей несовместимы с сериями ODROID-XU4/ XU3/ U3/ U2/ X.

Компания Hardkernel поставляет модули eMMC объемом от 8 GB до 64 GB.

Рис. 1. Внешний вид модуля eMMC сверху и снизу

Для обновления операционной системы, установленной на eMMC Module, в комплект поставки входит eMMC Module Reader, посредством которого совместно с USB карт ридером можно подключиться к USB порту PC (Рис. 2).

Рис. 2. eMMC Module Reader. Вид сверху и снизу

Рис. 3. eMMC Module, установленный на eMMC Module Reader

Рис. 4. eMMC Module подключен через eMMC Module Reader к карт-ридеру Transcend USB (в комплект поставки не входит)

Рис. 5. Подключение модуля eMMC к карт-ридеру Transcend USB (в комплект поставки не входит)

ODROID-C2 может загружать операционную систему как с microSD карты, так и с eMMC модуля. Но при этом необходимо учитывать, что скорость чтения данных процессором с eMMC модуля в 7 раз быстрее, чем с microSD карты 10 класса. MicroSD UHS-1 карта в режиме чтения ориентировочно в 2 раза быстрее, чем карта MicroSD Class-10. Преимущество использования MicroSD UHS-1 - в бюджетности варианта.

Для получения информации по скорости обмена необходимо ввести в командной строке:

Команда измерения скорости записи:
$ dd if=/dev/zero of=test.tmp oflag=direct bs=8M count=64
Команда измерения скорости чтения:
$ dd if=test.tmp of=/dev/null iflag=direct bs=8M count=64

На Рис. 6 и в Таблице 1 показаны результаты тестирования карт памяти и eMMC модулей в режимах чтения и записи для SBC ODROID-C2, ODROID-C1 и Raspberry Pi2.

Рис. 6. Результаты тестирования карт памяти и eMMC модулей в режимах чтения и записи для SBC ODROID-C2, ODROID-C1 и Raspberry Pi2

Таблица 1. Скорости записи и чтения различными прцессорами для eMMC и MicroSD


MicroSD UHS-1 Read(MB/s)
MicroSD UHS-1 Write(MB/s)

eMMC Write(MB/s)

Отличительные особенности:

объем памяти 16 GB;
установленная ОС Android 5x или более поздняя версия;
интерфейс eMMC версии 5;
совместимость чипсета eMMC только с процессорами Amlogic серий S905 и S805 (ODROID-C1+/ C0/ C2);
чипсеты модулей несовместимы с ODROID-XU4/ XU3/ U3/ U2/ X серий ;
наличие в комплекте eMMC Module Reader;
высокая скорость чтения процессором данных с eMMC по сравнению с microSD.

Анонс составил и подготовил
Шрага Александр,
a.

В одной из предыдущих статей уже было сравнение SSD с традиционными жесткими дисками, результаты которого явно не в пользу последних. В современных планшетах установлен флэш-накопитель, однако он гораздо медленнее быстрых SSD. И в связи с тем, что за последние пару лет производители выпустили много моделей планшетов на Windows 10, появилась идея сравнить встроенный «таблеточный» накопитель как с твердотельными дисками, так и с традиционными винчестерами.

В качестве тестового экземпляра был выбран один из ходовых китайцев - Сhuwi 10, обладающий 32 гигами пространства, из которых примерно половина выделена под Винду. Для сравнения будем использовать распространенную программу CrystalDiskMark, которая покажет как линейные характеристики, так и приближенные к реальности операции на мелких блоках.

Из стана конкурентов я выбрал современный WD Blue емкостью 4 Тбайт и не самый свежий SSD OCZ Vertex 4 емкостью 256 Гбайт. Такой выбор твердотельника обусловлен явным превосходством технологии SSD над всеми остальными. Ведь еще до проведения бенчмарков прекрасно было понятно, что SSD – вне конкуренции, и в действительности тест призван столкнуть двух оставшихся участников между собой.

Итак, результаты бенчмарков всех трех устройств.

Сравнение eMMC HDD и SSD. Слева жесткий диск, в центре eMMC, справа SSD.

В линейном чтении (первая строка) явное превосходство у SSD. А вот что удивило, так это большой отрыв винчестера от планшетного диска – примерно в четыре раза, причем как на записи, так и на чтении. Но сказать по правде, линейное чтение практически не используется в планшетах, там даже нет достаточно пространства, чтобы записать большой файл. Например, в представленном примере на устройстве всего 1 Гбайт свободного места из 14-ти.

Вторая строка показывает операции с файлами среднего размера 512 Кбайт – фото- и аудиоматериалами. Как и ожидалось, SSD опять занимает первое место. А вот жесткий диск и флэш-накопитель почти сравнялись в тесте на чтение. Разрыв только в записи – примерно в три раза.

На мелких блоках 4 Кбайт (системные файлы, библиотеки, иконки) встроенный накопитель планшета вышел вперед. Причем отрыв на чтении довольно значительный – почти в 8 раз. При записи оба устройства продемонстрировали схожую производительность. Отставание обоих от SSD – на порядок.

И самая интересная часть теста – многопоточные операции мелкими блоками. Условия в таком режиме ближе всего соответствую реальному поведению – загрузке, запуску программ. Единственная разница лишь в количестве потоков. Если в тесте их 32, то в реальности обычно 4-8. Но в целом это очень хороший показатель истинной производительности диска.

В операциях чтения планшетный eMMC вырывается вперед. Его преимущество в скорости примерно в 2,5 раза. А вот на записи устройства снова показали сходное быстродействие. Про SSD я скромно умолчу, цифры говорят сами за себя.

Подвожу итоги. Накопитель планшета показал очень хорошую производительность чтения по сравнению с жестким диском. При работе в качестве системного он будет несколько быстрее – операционная система будет быстрее загружаться, а программы и приложения - запускаться. Скорость записи не особенно важна – отрыв будет сглажен большим кэшем операционной системы. Диск планшета подкачал только в линейных операциях – тут он явный аутсайдер. Однако надо сделать ремарку – раздел был забит на девяносто с лишним процентов, что, как известно, не самым лучшим образом сказывается на производительности флэш-накопителей. С другой стороны, нет никакой возможности проверить скорость пустого диска, так что примем это как данность.

Второй ключевой момент – оба устройства очень далеки от SSD. Так что, приобретая планшет, не стоит рассчитывать на высокую дисковую производительность.

В результате сотрудничества двух организаций Multi Media Card Association (MMCA) и JEDEC Solid State Technology Association (JEDEC) появился новый стандарт eMMC. С одной стороны, он использует наработки по стандартизации NAND FLASH от MMCA, с другой стороны, соответствует требованиям JEDEC по корпусному исполнению.

Каковы же основные особенности eMMC-памяти? Во-первых, она объединяет в себе NAND FLASH и MMC-контроллер. Во-вторых, eMMC выпускается в стандартном корпусном исполнении JEDEC® MO-304 (100-выводной BGA) или MO-276 (153-выводной BGA).

Наличие MMC-контроллера дает пользователю очевидные преимущества (Рис. 2). При использовании простой NAND FLASH необходим программный драйвер, который будет решать все вопросы по обеспечению целостности информации: контроль ошибок, определение битых секторов и т.д. В eMCC все эти функции берет на себя встроенный MMC-контроллер памяти. В результате нагрузка на управляющий процессор или микроконтроллер снижается. Кроме того, eMMC оказывается более защищенным носителем информации.


Рис. 2.

В отличие от других носителей (например, SD-карты), eMMC - встраиваемый тип памяти. Микросхемы eMMC предназначены для монтажа на печатную плату. В итоге, они представляют собой более медленную, но и более дешевую альтернативу SSD для различных приложений (планшеты, смартфоны и т.д.). Стандартизация корпусного исполнения в данном случае - логичный шаг для упрощения проектирования устройств с eMMC.


Рис. 3.

SH8M - микросхемы eMMC-памяти объемом 8/ 16/ 32/ 64 Гбайт. SH8M отвечают требованиям JEDEC/ MMC4.51 и выпускаются в двух вариантах корпусного исполнения: JEDEC® MO-304 (100-выводной BGA) или MO-276 (153-выводной BGA).

Для пользователей доступны два варианта исполнения SH8M с различными температурными диапазонами. Версия Extended допускает работу в диапазоне -25...+85 °C. А версия Industrial в диапазоне -40...+85 °C. Версия Extended, очевидно, предназначена для коммерческих приложений, в то время как микросхемы с диапазоном Industrial найдут применение в автомобильной и промышленной электронике.

SH8M соответствует требованиям стандартов для автомобильных приложений AEC-Q100:

AEC-Q100-002-E Human Body Model (HBM) ± 2000 В класс H2;
AEC-Q100-003-E Machine Model (MM) ± 200 D класс M3;
AEC-Q100-011 Rev-C Charge Device Model (CDM) ±750 В класс С5;
AEC-Q100-004-D.

Для именования микросхем используется достаточно сложное обозначение, которое включает: серию памяти (SH8M), код объема памяти, тип корпуса, тип конфигурации, код программой версии, форму поставки, версию температурного исполнения.

Самым большим объемом памяти 64 Гбайт в данной линейке могут похвастаться микросхемы:

SH8M64GAITDFAAE01 - 64 Гбайт, -25...+85 °C (версия Extended), JEDEC® MO-304 (100-выводной BGA);
SH8M64GAITDFAAI01 - 64 Гбайт, -40...+85 °C (версия Industrial), JEDEC® MO-304 (100-выводной BGA);
SH8M64GBGTDFAAE01 - 64 Гбайт, -25...+85 °C (версия Extended), JEDEC® MO-276 (153-выводной BGA);
SH8M64GBGTDFAAI01 - 64 Гбайт, -40...+85 °C (версия Industrial), JEDEC® MO-276 (153-выводной BGA).

автомобильная электроника;
промышленная электроника;
медицинское оборудование;
сетевое оборудование;
RFID-сканеры;
VoIP;
серверы и т.д.

Характеристики микросхем памяти серии SH8M:

Тип памяти: eMMC NAND FLASH;
Объем памяти: 8/ 16/ 32/ 64 Гбайт;
Интерфейс связи: параллельный (8 линий данных и сигналы управления);
Частота тактирования: до 53 МГц (SDR/ DDR);
Особенности MMC: поддержка JEDEC/ MMC 4.51;
Совместимость с предыдущими стандартами MMC: есть;
Напряжение питания VCC: 2.7...3.6 В; VCCQ: 1,7...1,95 В или 2.7...3.6 В;
Диапазон рабочих температур: -25...+85 °C (версия Extended), -40...+85 °C (версия Industrial);
Диапазон температур хранения: -40...+85 °C;
Корпусное исполнение: JEDEC® MO-304 (100-выводной BGA) или MO-276 (153-выводной BGA).

О компании

И P10 Plus поступили в продажу со скандалом: из-за дефицита использовались разные модули флэш-памяти. У одних был eMMC 5.1, в других – UFS 2.0, в третьих – UFS 2.1. Конечно, на фоне гнущегося iPhone 6 Plus и взрывающегося Samsung Galaxy Note 7 это не скандал, а скандальчик, но все равно неприятно. Все-таки, eMMC 5.1 примерно в три раза медленнее UFS 2.1.

Если вам кажется, что единственная характеристика памяти – это ее количество, то вы ошибаетесь. В этой статье расскажем, какие типы памяти используются в мобильных устройствах, чем они отличаются между собой и какой из них предпочтительнее.

На что влияет скорость памяти смартфона

Скорость памяти напрямую влияет на быстродействие девайса. Все операции так или иначе связаны с данными, которые хранятся на устройстве, и если они обрабатываются быстрее, то и все процессы ускоряются.

То, насколько быстро будет работать смартфон, зависит от скорости чтения. Запись в этом плане не так важна – она везде значительно выше, чем нужно. Трудно придумать что-то сложнее для памяти, чем запись видео в 4K, но и здесь необходима скорость всего около 30 МБ/с (для качества видео со смартфона этого пока достаточно). Поэтому если вы не часто перекидываете файлы с компьютера на смартфон, то про скорость записи можно забыть.

Huawei P10, попавшийся на разных типах памяти

Быстродействие памяти зависит и от ее объема. Чем больше свободного пространства – тем больше каналов, в которых информация может параллельно обрабатываться. Когда вы забиваете доступный объём под завязку, каналов становится меньше и скорость падает. Забить под завязку 32 ГБ гораздо проще, чем 128 и уж тем более 256 ГБ, поэтому базовые версии смартфонов будут медленнее. Но почувствуете вы это только при записи больших объемов информации. Отчасти с этим связано то, что смартфоны со временем хуже работают. Поэтому рекомендуем всегда держать свободным около 5 ГБ памяти. Не меньше.

eMMC

Если не вдаваться в хитросплетения технологий и всяких терминов, то eMMC – это обычная флешка, которая используется в качестве постоянной памяти. Этот формат очень популярен в мобильных устройствах. До недавнего времени он использовался практически везде: в смартфонах, планшетах, плеерах, хромбуках и некоторых трансформерах. Даже в недавно протестированном нами был задействован этот тип накопителя.

Jumper EZbook 3 - ноутбук с памятью формата eMMC — чувствует он при этом себя хорошо

Последняя версия формата, eMMC 5.1, вышла в 2015 году. Скорость чтения составляет 250 МБ/с, записи – 125 МБ/с.

UFS

UFS – это главный соперник eMMC в мобильных устройствах, а Samsung и вовсе называет технологию не иначе как «будущее флэш-памяти». Она действительно намного быстрее конкурента за счет улучшенного принципа работы. В eMMC процессы чтения и записи происходят по очереди (Half Duplex), а в UFS – одновременно (Full Duplex).

Отличие принципа работы UFS от eMMC

Из-за этого UFS значительно быстрее и расходует меньше энергии. Стандарт UFS 2.0 осуществляет чтение со скоростью 350 МБ/с, запись – 150 МБ/с.

UFS 2.1, который используется в последних флагманах ( , ), еще быстрее: 750 МБ/с на чтение и 250 МБ/с на запись.

SSD

В устройствах побольше стоят полноценные SSD-диски – в планшетах, трансформерах, хромбуках. Как правило, используется сочетание SSD и Micro SD: на твердотельном диске находится система и самые важные приложения, а все остальное хранится на карте памяти.

SSD в основном подключаются через интерфейс SATA, и скорость чтения у них примерно на уровне eMMC 5.1. Если используется SATA третьего поколения, то максимальная скорость чтения составит 600 МБ/с, что все равно меньше, чем у UFS 2.1.

Есть еще не очень распространенный вариант (пока что) с подключением через PCI-e. У такой памяти скорость доходит примерно до 4 ГБ/с. Отличное подспорье, например, для монтажа видео в 4K, но на мобильных устройствах навряд ли этим кто-то занимается.

Производители памяти

Мы все прекрасно знаем производителей процессоров. Компании, которые делают дисплеи, тоже на слуху. А кто производит модули ПЗУ? Давайте разбираться.

Samsung делает память сама. Компания усерднее остальных продвигает стандарт UFS, поэтому Galaxy S7 оснащался UFS 2.0, а S8 – UFS 2.1. Корейцы также продают память другим производителям. Этим пользуются LG, Huawei и HTC.

В Samsung Galaxy S8 установлена память Toshiba 64 GB UFS 2.1 (взято с ifixit.com)

Модули памяти для iPhone 7 делает южнокорейский производитель – но не Samsung, а SK Hynix. Впрочем, Apple за производителей памяти не держится: для ее делала Toshiba, для – SanDisk, для iPhone 5S – снова SK Hynix.

Toshiba поставляла и поставляет память также для смартфонов Xiaomi и Meizu. Всё это наиболее крупные игроки рынка.

А в реальности что?

А в реальности мы получаем сэкономленные секунды, если речь идет о противостоянии смартфонов с памятью eMMC 5.1 и UFS 2.1 при прочих равных. Все прогружается быстрее, но много ли приложений и игр для смартфонов запускаются настолько долго, чтобы даже трехкратная разница была ощутима? Разве что требовательные игры вроде World of Tanks Blitz.

Память в Samsung Galaxy S8 (UFS 2.1) - одна из самых быстрых в смартфонах. Но скорость работы в целом от памяти зависит не сильно

Также быстрее перекидываются данные с компьютера – видео, фотографии и все остальное. Если вы часто обмениваетесь файлами с ПК, то лучше подобрать смартфон с UFS 2.1.

Большинству же пользователей думать о том, какая память установлена в его смартфоне, не нужно. Преимущество в скорости не настолько сильно сказывается на производительности, чтобы сломя голову бежать за смартфоном именно с UFS 2.1 и забраковать понравившийся телефон только из-за наличия eMMC 5.1.