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5G 旗舰标配 LPDDR5，宁配吗？

2020年5G旗舰手机的标配是什么？密密麻麻的摄像头 ， 人工智能芯片 ， Wi-Fi6技术 ， 屏下指纹识别？最近手机厂商纷纷开麦 ， 表示LPDDR5必须有姓名 。
LPDDR ， 全称LowPowerDoubleDataRate ， 是美国JEDEC固态技术协会面向低功耗内存而制定的通信标准 。 而LPDDR5 ， 作为当下最新的内存标准 ， 听起来似乎没毛病 。
毕竟什么亿级像素、4K高清视频、VR游戏等等各种炫酷的5G创新应用和交互 ， 都需要高通量的数据读写与存储空间来支撑 。
5G 旗舰标配 LPDDR5，宁配吗？
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而一个有意思的现象是 ， 内存升级往往是上游制造商主动发布新硬件 ， 比如三星公司（Samsung）正在大力宣传其最新的LPDDR5智能手机 ， 声称为5G和AI智能手机做好了准备 ， 而不是被动等待市场的自主进化与选择 。
相继在存储上做文章的手机厂商 ， 又在其中扮演了何种角色呢？
5G时代的内存和闪存 ，
需要怎样的超能力？
"请问怎么样才算对手机存储入门了？"
"很简单 ， 你只要把DRAM、NAND、LPDDR3、LPDDR4、LPDDR4x、LPDDR5、eMMC、UFC、uMCP等都学一遍 ， 就算了解了一点皮毛吧 。 "
观看数个小时的手机发布会 ， 小朋友 ， 你是否有很多问号？？
所以 ， 我们今天就试图抽丝剥茧地解释这个问题 。
我们知道 ， 智能手机的内存管理机制和电脑的工作流程其实是差不多的 。
闪存ROM就像是一个巨大的蓄水池 ， 里面存储的都是可以长期存在的资源 ， 拍下的照片、下载的视频、收发的文档等等 ， 都保存在这里 。
如果说闪存ROM突显的是家大业大的"富有感" ， 那么闪存RAM就像是家门口的大马路 ， 是手机芯片和数据之间的桥梁 ， 人类发出的程序和指令都要通过内存发送给处理器（高性能芯片）进行运算 ， 进而再将处理好的数据传送回去 。 越宽敞的马路 ， 自然更容易获得"主播带你上高速"的爽感 。
智能手机的丰富功能 ， 也让内存必须实现"多车道通行" ， 也就是多任务同时运行的能力 。 "清障功能"也必不可少 ， 一旦发现有任务在道路上停留占道 ， 防止其他应用顺滑运行 ， 自然也要想办法关闭它 。 这也是许多"XX管家"清理功能所干的事儿 。
那么 ， 5G的到来 ， 又给手机内存带来了哪些新的挑战呢？
首先 ， 是"流量"的增大 。 5G有着更高的容量和更快的速度 ， 需要处理器完成对内存数据大通量吞吐的要求 。
像是4K视频传输、传感器交互、智能汽车等AI级能力 ， 内存的写入和读取效率都直接决定着用于体验 。
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其次 ， 为了保证快速的响应时间 ， 5G开始应用分布式计算 ， 很多数据处理也被从中心网络下放到了边缘处理器 。 尤其是对任务低时延的考验 ， 在线游戏、人工现实（AR）和虚拟现实（VR）、自动驾驶 ， 甚至远程手术等等 。
因此内存也开始需要考虑对异构数据的处理能力 ， 即附加各种计算元素的需求 ， 让其走到哪里都能够为高性能处理器提供充沛、通畅的"原料" 。
最后 ， 对内存能耗的管理效率也需要提升 。 手机外壳、电池可以维修和更换 ， 但内存却必须拥有高持久性和安全性 ， 至少在换机周期内必须足够坚强 。
而当5G与4G融合时 ， 各种传输点、传输塔和其他网络链路之间的通信 ， 也增加了对闪存、内存等关键元件在耐用性、耐温性等方面的要求 。
因为5G流媒体传输会携带更多的数据（比如高质量的视频） ， 这就要求内存到闪存之前要缓冲的帧数就越多 。 一些复杂的智能推断任务 ， 也需要更高级别的带宽 ， 将直接导致压力和损耗 ， 降低内存的寿命 。
没有用户会愿意购买一台先天寿命短暂的手机 。 所以 ， 内存的发展势必会朝着带宽更大、功耗更低的方向发展 。
内存向何处进化？1+1+1＞3的路线图
既然内存是5G手机的压力源 ， 那么直接拉升内存的技术高度行不行呢？
近期被不少手机品牌称为"5G时代旗舰机标配"的LPDDR5 ， 就是在这一指导思想下诞生的 。
智能手机通常会会应用最新标准的LPDDR产品 ， 按目前的进展也就是第五代LPDDR5；而一些对性能需求不太高的汽车内嵌存储、台式机等等则可以滞后一点 ， 应用成本较低的LPDDR4、LPDDR3等 。
相较上一代LPDDR4标准 ， 2019年2月发布的LPDDR5 ， 支持多BankGroup模式 ， 相当于数据传输从单车道变为多车道 ， 增加更多的并行数据通路 ， 因此其I/O速度从3200MT/s提升到6400MT/s ， 直接翻了一倍 。
如果匹配高端智能机常见的64bitBUS ， 每秒可以传送51.2GB数据（相当于12部全高清电影） 。 大家品品 ， 这才是与5G手机相匹配的内存嘛？
除了性能更高之外 ， 到了LPDDR5这一代 ， 其功耗管理水平也提升了 。
中国三星官方微博宣称 ， 相同工作速率下 ， LPDDR5比LPDDR4x功耗节省14% 。 美光也对外表示 ， 其量产的LPDDR5可以让手机续航时间延长5%到10% 。
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另外 ， LPDDR5引入了数据复制（Data-Copy）和写X（Write-X） ， 可以将单个阵脚的数据直接复制到其它针脚 ， 依靠出色的数据传输速率提升 ， 可以通过高速运转来充分释放处理器的性能 ， 让它以更快的速度处理数据 ， 从而更早地进入"睡眠模式" ， 也就不用长时间、高负荷地工作 。
Write-X则减少了SoC芯片和RAM传递数据时的耗电 ， 这样 ， 就让折叠屏等大尺寸、多任务的高频交互协作在终端成为可能 ， 而不会给手机功耗控制带来过大的压力 。
所以 ， 由于LPDDR5能以"零时差"的时间来完成数据的处理并且存储 ， 因此在同时运行视频、游戏、屏幕分享等多个应用时 ， 其反应也更加从容 ， 从而得以解决卡顿、黑屏等问题 。
既然如此 ， 是不是所有内存卡都升级成LPDDR5就行了呢？当然不是 。 三星从2015年开始向LPDDR5过渡 ， 五年时间才推出了第一代相应终端 ， 就足以说明问题 。
这就要提到第二个限制手机存储能力进化的技术 ， 那就是闪存 。
大家可能会说 ， 闪存不就是一个存放数据的憨憨仓库吗 ， 把它做大 ， 做得比友商还大 ， 不就行了？
但问题是 ， 闪存和内存是一套基础建设 ， 修好了八通道的高速路 ， 但仓库的进出库只靠一个行动迟缓的管理员 ， 是不是有点违和了？
所以 ， 从2011年就开始在手机上应用的eMMC闪存 ， 全称embeddedMultiMediaCard ， 即"嵌入式多媒体存储卡" ， 一种大规模应用在手机或平板电脑等产品的内嵌式存储器标准规格 ， 自然也要跟着发生进化 。
从2016年开始 ， 手机处理器开始支持另一种标准——通用闪存存储 ， UniversalFlashStorage ， 简称UFS 。 此后 ， UFS就开始出现在一众高端旗舰手机当中 。 目前最新的UFS3.0 ， 单通道带宽可达11.6Gbps ， 已经相继搭载在三星Note10、魅族16T、iQOONeo855等硬件中 。
二者的区别在哪里呢？
简而言之 ， eMMC闪存是基于并行数据传输技术打造 ， 同一时刻只能执行读或者写 ， 所以传输比较慢；而UFS则基于串行数据传输技术 ， 每次只有两个数据通道 ， 传输时速吊打eMMC 。 所以在安装和打开大型游戏或应用时 ， UFS2.1的耗时都更短 。
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所以很多时候LPDDR5常常会和UFS一起出现 。
不过 ， UFS的终端优势释放 ， 自然也要依靠整体硬件的改变来展现 。
这就不得不提到第三个限制技术——uMCP 。
MCP全称是MultiChipPackage多芯片封装 ， 能够简化PCB板的结构 ， 从而让设计、组装、测试良率都得以提高 。
上一代的封装技术eMCP ， 是将eMMC和低功耗DRAM两颗芯片高度集成 ， 从而直接降低手机成本 ， 缩短出货周期 ， 可以说为中低档智能手机的普及做出了不少贡献 。
既然是成本神器 ， 符合5G手机全面普及的诉求 ， 又顺应UFS继承eMMC的趋势 ， 所以新的封装技术uMCP ， 自然也就取代了eMCP ， 开始上位了 。
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（三星宣布量产首批12GBLPDDR4XuMCP芯片）
uMCP结合LPDDR和UFS ， 不仅具有高性能和大容量 ， 同时比PoP封装+分立式eMMC或UFS的解决方案 ， 占用的空间减少了40% 。
三星为中端市场推出的12GBuMCP解决方案 ， 就将颗24GbLPDDR4X芯片与eUFS3.0NAND闪存结合到一个封装中 ， 突破了目前的8GB封装限制 ， 可以让中端智能手机也感受到AI功能、4K视频等前沿能力 。 不久前 ， 又宣布交付全球首款量产应用于高端智能手机的LPDDR5DRAM芯片 。
不过就在3月11日 ， 三星被美光截胡了 ， 后者打造了业界首个LPDDR5DRAM和UFS闪存相结合的多芯片封装(uMCP) ， 速度可达6400Mbps ， 比前一代接口性能提高50% 。
这被看做为解决5G数据瓶颈起到至关重要的作用 ， 比如IHSMarkit董事迈克尔杨（MichaelYang）就声称 ， 美光科技的uMCP满足了包括5G在内的智能手机当前和新兴的需求 。
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所以说 ， 随着未来10年5G网络的建成和普及 ， 以及智能边缘设备的增长 ， 从可视门铃到自动驾驶汽车 ， 都将刺激对内存和存储的更多需求 。 根据客户的需求趋势判断 ， 美光认为2020年 ， 智能手机的平均容量将达到5GB的DRAM和120GB的NAND 。
而uMCP ， 则是LPDDR5+UFS在5G时代的理想解决方案 ， 三者相结合 ， 才能真的让5G手机体验上升到一个新台阶 。
LPDDR5独领风骚 ，
5G存储变革却还在云山之外
既然5G手机在存储方面的表现 ， 要靠多重技术的全面迭代 ， 所以我们说 ， 不能看到LPDDR5就自动联想到"5G旗舰" ， 因为实在是言之过早了 。
究其原因 ， 主要跟新技术标准普及所必然面对的瓶颈有关 。
首先 ， 应用了LPDDR5的uMCP芯片 ， 生产难度增大 ， 所以生产成本和采购成本都比较高 ， 更适合运用在追求效能的顶级旗舰机种 。
2月12日 ， 三星发布的新一代旗舰智能手机GalaxyS20系列 ， 内存就搭载了全球首发LPDDR5 ， 5G版本为12GBLPDDR5RAM 。 美光LPDDR5采用的是1Ynm光刻技术 ， 基于UFS的多芯片封装（uMCP5）技术应用于智能手机 。 具体表现如何 ， 还有待市场检验 。
【5G 旗舰标配 LPDDR5，宁配吗？】此外 ， 为了满足更大内存、闪存的需求 ， 就需要更强悍的"芯脏"处理器 ， 以及更大的电池容量 ， 来保证足够的续航 。
这显然不是一件容易的事 ， 因为盲目加大电池只会让手机的爆炸风险更高 。 如何平衡存储、计算、续航等综合体验 ， 是一件考验顶层设计、研发、权衡的艺术 ， 并不是拿一个供应链解决方案就可以轻松超车的简单操作 。
举个例子 ， UFS在存储文件的打开速度上 ， 和eMMC相比 ， 用户的感知并没有特别大的差异 ， 其体验优势主要在一些100M以上的大型游戏等方面以及文件传输上 ， 集成到uMCP上之后 ， 是否能真正转化为消费者真实可感的快乐 ， 显然离不开PCB设计、针对性优化、实验室测试、生产线品控等层层把关 。
另外 ， 可以预见的是 ， 伴随着中国存储产业的进军 ， 比如长江存储去年刚刚重建DRAM事业群 ， 合肥长鑫LPDDR5也在规划中 ， 未来这一标准和存储也将成为中低端手机的标配 。
今天被高高举起的"5G旗舰标配"flag ， 到底是一口毒奶 ， 还是真实的5G加速器 ， 结果只能由消费者自己买单来检验了 。
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