UFS 3.1（Universal Flash Storage 3.1）是由JEDEC固態技術協會於2020年發布的主流通用快閃記憶體存儲標準。作為UFS 3.0的最佳化版本，它在保持HS-G4高速接口（理論頻寬最高23.2Gbps）的基礎上，主要引入了寫入增強器（Write Booster）、深度睡眠（Deep Sleep）和性能調整通知（Performance Throttling Notification）三大關鍵技術，顯著提升了順序寫入速度（最高可達約1200MB/s）、降低了功耗並改善了性能管理。該標準旨在滿足5G時代對高速、大容量存儲的需求，提供高達1TB的容量選項，並因其高性能和緊湊尺寸，被廣泛套用於高端智慧型手機、平板電腦、汽車信息娛樂系統以及AR/VR等移動和嵌入式設備中。
基本介紹
- 中文名：UFS 3.1
- 外文名：Universal Flash Storage 3.1
- 產品類型：通用快閃記憶體存儲標準
- 上市時間：2020年1月30日
技術標準,技術規格與性能,套用領域,產品與市場,發展與後續,
技術標準
UFS 3.1標準由JEDEC固態技術協會於2020年1月30日正式發布（亦有報導稱為2020年2月1日），標準代號為JESD220E。該標準是UFS 3.0的最佳化版本，旨在進一步提升性能、降低功耗和成本。
UFS 3.1規範引入了寫入增強器（Write Booster）、深度睡眠（Deep Sleep）和性能調整通知（Performance Throttling Notification）三項核心新特性，並包含主機性能提升器（Host Performance Booster, HPB）一項可選特性。寫入增強器利用SLC快取提升寫入速度，深度睡眠提供新的低功耗狀態，性能調整通知則可在設備過熱時通知主機。
UFS 3.1繼續支持HS-G4規範（M-PHY 4.1, UniPro 1.8），單通道理論頻寬為11.6Gbps，雙通道理論最大頻寬為23.2Gbps（2.9GB/s）。UFS 3.1採用串列接口和全雙工通信，相比eMMC等舊式存儲方案具有顯著的性能優勢。
技術規格與性能
UFS 3.1的順序讀取速度最高可達2100MB/s，消費級產品的順序寫入速度最高可達1200MB/s。部分廠商的產品宣稱順序寫入速度可達1800-1900MB/s。寫入速度因容量而異，例如128GB容量產品的順序寫入速度最高為850MB/s，而256GB和512GB容量可達1200MB/s。對於車規級產品，256GB容量的順序讀取速度為2000MB/s，順序寫入速度為700MB/s。
相比UFS 3.0，UFS 3.1的隨機讀取性能提升14.5%，隨機寫入性能提升10.5%。部分解決方案宣稱的最高隨機讀取性能為300K IOPS，隨機寫入性能為250K IOPS。
UFS 3.1提供從64GB、128GB、256GB、512GB到最大1TB的多種容量選擇。部分工業級或高性能解決方案支持最大2TB容量。車規級產品常見容量為128GB、256GB和512GB。
UFS 3.1採用纖薄封裝，常見尺寸為11.5 x 13mm，或11.0 x 13.0mm。封裝高度根據不同容量和設計有差異，可低至0.8mm（常見於128GB容量），也存在1.0mm、1.2mm、1.72mm等多種高度規格。
UFS 3.1的工作電壓通常為VCC 2.5V / VCCQ 1.2V。部分產品支持雙電源供電（VCC和VCCQ），無需VCCQ2。
消費級產品常見工作溫度範圍為-25℃~85℃。工業及車規級產品支持更寬的溫度範圍，如-40℃~95℃或-40℃~105℃，以滿足嚴苛環境要求並通過AEC-Q100等車規認證。
UFS 3.1通過引入深度睡眠(Deep Sleep)等新技術，有效降低了待機能耗，有助於延長設備續航。部分UFS 3.1設備在主動使用時的功耗可降低高達83%，在睡眠模式下的功耗可降低高達93%。車規級256GB產品的功耗較上一代降低約33%。
套用領域
UFS 3.1是高端智慧型手機、平板電腦等移動設備的常見存儲方案，旨在滿足5G時代對高速數據讀寫和大容量存儲的需求。其高速讀寫能力有助於提升套用載入速度、大檔案傳輸效率，改善8K視頻播放、大型遊戲等高負載體驗。
UFS 3.1廣泛套用於車載信息娛樂系統、高級駕駛輔助系統、導航系統等，為智慧型汽車提供高速數據存取支持。車規級UFS 3.1產品通過了AEC-Q100 Grade 2等認證，可在-40°C至105°C的寬溫範圍內穩定工作，並具備較低的功耗。
在工業自動化、數字醫療、網路設備、監控系統、機器人、數字標牌等對可靠性和性能有較高要求的領域，UFS 3.1也有套用。
產品與市場
三星半導體是UFS 3.1的重要供應商，其產品適用於移動設備和汽車解決方案，提供高達1TB的存儲容量和最高1200MB/s的寫入速度。三星還推出了通過AEC-Q100 Grade2車規認證的汽車級UFS 3.1解決方案。鎧俠（Kioxia）提供符合JEDEC UFS 3.1規範的嵌入式存儲解決方案，基於其BiCS FLASH 3D快閃記憶體技術，並支持WriteBooster功能以提升寫入性能。美光（Micron）推出了基於176層NAND技術的UFS 3.1客戶端存儲設備，在主動使用和睡眠模式下功耗顯著降低，順序寫入速度最高可達1890MB/s。美光也提供符合AEC-Q104等汽車標準的車規級UFS 3.1產品。長江存儲（YMTC）推出了UFS 3.1通用快閃記憶體晶片UC023，採用晶棧2.0（Xtacking 2.0）技術，提供128GB、256GB和512GB容量選項。佰維存儲（BIWIN）面向旗艦智慧型手機推出了UFS 3.1高速快閃記憶體，讀取速度高達2100MB/s，寫入速度最高達1800MB/s。
在產業鏈上游，聯芸科技推出了支持UFS 3.1協定的高性能主控晶片解決方案。江波龍公司正在開展UFS 3.1嵌入式晶片SIP封裝設計研發。
在終端設備套用方面，iQOO 3於2020年2月發布，是全球首款搭載UFS 3.1快閃記憶體的智慧型手機。隨後，Redmi K30 Pro、三星Galaxy S23標準版（部分容量版本）等機型也採用了UFS 3.1快閃記憶體。在汽車領域，小米SU7使用了UFS 3.1存儲晶片，三星半導體和美光也推出了針對車載信息娛樂系統最佳化的車規級UFS 3.1解決方案。
一加12R所有機型均配備UFS 3.1快閃記憶體，而非官方最初聲稱的UFS 4.0，一加官方對此進行了確認和道歉。
發展與後續
在UFS 3.1之後，JEDEC相繼推出了UFS 4.0和UFS 4.1標準。
與UFS 3.1相比，UFS 4.0/4.1的順序讀取性能達到2.1倍，順序寫入性能達到2.5倍。UFS 3.1的傳輸速度達到2320MB/s，而UFS 4.0則實現了更大飛躍，傳輸速度高達4640MB/s。
UFS 4.0/4.1標準向下兼容UFS 3.1。
隨著端側AI大模型在手機上運行，以及智慧型汽車座艙開始運行3A級套用，即便是主流的UFS 3.1方案，在面對極高並發的I/O請求時也開始顯露疲態。UFS 3.1則主要套用於高端智慧型手機以及對性能有較高要求的設備，許多旗艦手機都已開始使用UFS 3.1作為其內置存儲解決方案。
端側AI、智慧型汽車等高負載套用的發展對存儲性能提出更高要求，市場對於更高速度、更高效率存儲的需求，將推動UFS標準的進一步演進。
