一臺智能機(jī)背后的秘密

　　6、系統(tǒng)優(yōu)化(做“減法”)

　　這兩年尤其多廠商采納這種方法，畢竟不是每家廠商都能夠掌控著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，反而從自身角度出發(fā)優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部，對手機(jī)廠商來說更顯得輕松。一加手機(jī)的“氫OS”、ZUK的ZUI、IUNI的IUNI OS、魅族的Flyme都是對Android系統(tǒng)做“減法”的經(jīng)典代表。

　　所謂“減法”其實(shí)就是閹割掉那些無關(guān)痛癢的功能，減少系統(tǒng)預(yù)裝應(yīng)用，減少系統(tǒng)過于復(fù)雜的動畫效果和人機(jī)交互，減少后臺應(yīng)用經(jīng)常自啟動頻率，減少開啟一個應(yīng)用(例如百度瀏覽器)順帶將其家族應(yīng)用全部一并開啟(百度客戶端、糯米網(wǎng)、百度外賣、百度地圖等)，諸如此類的措施，其實(shí)都是為了減少系統(tǒng)的卡頓，減少刷微博和玩大型游戲時候突如其來的停頓。

　　配合今期文章重點(diǎn)討論的“半導(dǎo)體”主題，同時，由于之前在Qualcomm驍龍820相關(guān)文章中和各位分享過手機(jī)處理器架構(gòu)和工藝制程等歷史。今天的文章小編重點(diǎn)介紹一下半導(dǎo)體領(lǐng)域的另外兩種很重要的芯片——RAM和ROM(也就是上面第三和第四點(diǎn)內(nèi)容)。

　　RAM和ROM發(fā)展歷史回顧

　　LPDDR4和UFS 2.0分別屬于RAM和ROM兩種不同存儲介質(zhì)技術(shù)，接下來我們分別回顧一下這兩種技術(shù)和PC上DDR內(nèi)存、SSD硬盤之間的歷史演進(jìn)關(guān)系。

　　三星DDR和LPDDR里程碑節(jié)點(diǎn)

　　DDR和LPDDR其實(shí)都是DRAM，而全球三大DRAM廠商之中，又以三星和智能手機(jī)關(guān)系頗為密切，為了方便讀者理解，以三星為例看看DRAM歷史的演進(jìn)過程。美光和SK海力士的歷史演進(jìn)也類似。半導(dǎo)體更新迭代大致按照摩爾定律推測，而架構(gòu)和工藝制程的更新成為了最主要的兩條主線，處理器如此，RAM和ROM也如此。從上面表格可得，DDR和LPDDR除了在架構(gòu)上從DDR逐步更新到如今的DDR4和LPDDR4，工藝制程上也從5xnm一路更新到如今的2xnm。

　　和處理器類似，18nm和20nm只是不同廠商在同一代工藝節(jié)點(diǎn)上表現(xiàn)出來的數(shù)值誤差，實(shí)則上并沒有跨越兩代工藝制程，另一方面，10nm和Post-DDR4只是三星的愿景，暫時還沒有實(shí)現(xiàn)。

　　LPDDR和DDR重大歷史回顧

　　縱觀LPDDR和DDR歷史，制定固態(tài)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的JEDEC協(xié)會對DDR和LPDDR兩種技術(shù)提出了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。將智能手機(jī)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展關(guān)聯(lián)起來，12年5月發(fā)布的LPDDR3標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，13年3月的三星S4正式用上了，同年7月，三星Note 3也沖上了3GB RAM的高度。14年8月，JEDEC發(fā)布了LPDDR4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，并定義最高頻率為3200MHz。15年3月，MWC上三星發(fā)布了搭載LPDDR4 RAM的三星S6和三星S6 Edge，同年8月，三星發(fā)布的另外兩款旗艦——三星Note 5和三星S6 edge+將RAM容量提高到4GB。

　　SSD和ROM領(lǐng)域

　　先來解釋一下上面表格出現(xiàn)的一些專業(yè)術(shù)語，SSD是固態(tài)硬盤，ROM是手機(jī)存儲。它們兩者歸根到底其實(shí)都是NAND Flash，下文會詳細(xì)介紹SSD和ROM之間的關(guān)聯(lián)。SSD根據(jù)成本和存儲顆粒壽命再細(xì)分為TLC SSD、MLC SSD、SLC SSD(相同容量前提下，上述三者一般來說成本和壽命依次提高)，而U盤和SD存儲卡其實(shí)也是TLC SSD的一種形態(tài)。2D NAND是早期的一種SSD內(nèi)部顆粒排列技術(shù)，而V-NAND則是如今由三星主導(dǎo)的3D平面上全新的顆粒排列技術(shù)，通過把內(nèi)存顆粒堆疊在一起來解決2D NAND閃存帶來的容量限制等問題。類似技術(shù)還有3D NAND，則是由Intel和美光合資的IMFT主導(dǎo)。

　　熟悉固態(tài)硬盤的消費(fèi)者應(yīng)該知道早期的消費(fèi)級SSD主要是以MLC顆粒為主流的，SLC比較昂貴，TLC未成氣候，所以成本上始終無法進(jìn)一步降低。TLC壽命短和易損壞的弊病導(dǎo)致在2012年以前，它們一般只用在U盤和SD存儲卡上，但是由于技術(shù)進(jìn)步，TLC顆粒壽命得到了控制，從此出現(xiàn)了采用TLC顆粒的840和840 EVO SSD，進(jìn)一步將成本降低，也讓SSD開始走近平民百姓。

　　如今除了三星，浦科特、金士頓、SK海力士等廠商也紛紛推出采用TLC顆粒的SSD。另一方面，除了存儲顆粒本身的不同，存儲顆粒之間排列方式也發(fā)生了改變，從剛開始的2D平面排列上升到立體空間3D排列，也就是如今的V-NAND排列方式。不知不覺，這種排列方式已經(jīng)經(jīng)歷了3代產(chǎn)品，850 PRO和850 EVO在較早前也成功升級換代，分別換上了第三代V-NAND排列的MLC芯片和TLC芯片，進(jìn)一步增大了存儲容量，突破4TB級別的里程碑。Intel和美光合資公司IMFT則稱類似技術(shù)為3D NAND。

　　eMMC和UFS重要?dú)v史回顧

　　在ROM領(lǐng)域，2013年10月，JEDEC發(fā)布eMMC 5.0標(biāo)準(zhǔn)，其實(shí)同年7月底，三星已經(jīng)能夠量產(chǎn)eMMC 5.0存儲產(chǎn)品。在業(yè)界開始準(zhǔn)備采用UFS這種新的存儲介質(zhì)取代eMMC的時候，在13年9月JEDEC發(fā)布UFS 2.0標(biāo)準(zhǔn)之后，相隔不到兩年，15年3月，三星就在MWC上正式發(fā)布搭載了UFS 2.0的手機(jī)。

　　LPDDR4

　　在介紹LPDDR4和UFS 2.0兩項(xiàng)在RAM和ROM領(lǐng)域最新技術(shù)之前，我們先來介紹一下JEDEC這個組織。

　　根據(jù)百度百科的定義，JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會(JEDEC Solid State Technology Association)是微電子產(chǎn)業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)，作為一個全球性的組織，JEDEC所制定的標(biāo)準(zhǔn)在過去50余年的時間里，已經(jīng)被全行業(yè)廣泛接受和采納。JEDEC的主要功能包括術(shù)語、定義、產(chǎn)品特征描述與操作、測試方法、生產(chǎn)支持功能、產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性、機(jī)械外形、固態(tài)存儲器、DRAM、閃存卡及模塊、以及射頻識別(RFID)標(biāo)簽等的確定與標(biāo)準(zhǔn)化。所以才會有今天的LPDDR4和UFS 2.0標(biāo)準(zhǔn)出臺。

　　JEDEC固態(tài)技術(shù)協(xié)會在14年8月發(fā)布的新一代低功耗內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)LPDDR4(Low Power Double Data Rate 4)，是面向低功耗內(nèi)存而制定的通信標(biāo)準(zhǔn)，以低功耗和小體積著稱，專門用于移動式電子產(chǎn)品，例如智能手機(jī)。下面我們看看臺式機(jī)、筆記本和服務(wù)器領(lǐng)域的DDR標(biāo)準(zhǔn)和LPDDR標(biāo)準(zhǔn)的一些區(qū)別。

　　DDR和LPDDR區(qū)別

　　如上圖所示，LPDDR的運(yùn)行電壓(工作電壓)相比DDR的標(biāo)準(zhǔn)電壓要低，這也符合了低功耗小體積的身份和定位，另一方面，兩種標(biāo)準(zhǔn)版本迭代時間并不是一致的，DDR4相比LPDDR4標(biāo)準(zhǔn)制定和出臺要早上不少。