유니버설 플래시 스토리지

유니버설 플래시 스토리지

유니버설 플래시 스토리지(UFS)는 차세대 플래시 메모리 카드 표준으로 국제 반도체 표준화 기구 ‘제덱(JEDEC)’의 최신 내장 메모리 규격인 ‘UFS 2.0’ 인터페이스를 적용한 차세대 초고속 플래시 메모리이다.

개요

유니버설 플래시 스토리지는 2011년 2월에 표준이 최초로 공개된 디지털 카메라, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터 등 임베디드 시스템을 위한 플래시 스토리지 규격이며, eMMC를 대체하기 위해 개발되었다. 주로 전자제품의 내부에 부품형태로 고정된 저장장치로 사용되며(eUFS, embedded UFS) 따라서 확장하거나 교체할 수 없다. 마이크로 SD 카드처럼 휴대용/외장용 메모리로 보급하기 위해 (UFS Card) 2016년 3월에 UFS Card 표준 1.0이 발표되었다. 마이크로 SD 카드와는 달리 상어 지느러미 모양을 가지도록 하여 외관상 구분이 되도록 하였고, 사용하는 핀의 위치가 다르도록 하였기 때문에 콤보 소켓이 장착되면 소켓 하나로 마이크로 SD 카드와 UFS 카드를 모두 사용할 수 있게 된다.

역사

• 2007년 : 삼성전자, 마이크론, 노키아 등이 표준화에 합의하면서 개발 활동 시작
• 2010년 : UFS협회(UFSA) 설립 이후 참여 업체들이 늘어나고 있다.
• 2013년 : 발표된 UFS 2.0 사양은 기존 eMMC 플래시가 단일 레인 병렬 버스를 사용한 것과는 달리 다중 레인 직렬 버스를 사용한다. 이를 통해 초당 처리량을 600Mbps까지 끌어 올렸는데, 2개의 직렬 레인을 사용할 수 있기 때문에 최고 12Gbps의 성능을 제공한다. UFS 2.0은 대부분의 2.5인치 SSD에 사용되는 SATA 3.0 표준보다 빠른데, SATA 3.0은 최대 6Gbps를 지원한다. UFS 2.0 메모리는 eMMC와 비교해 순차 읽기 성능은 3배, 임의의 읽기 속도는 2배 더 빠르다.
• 2015년 : 삼성전자의 128GB UFS 세계 최초 양산
• 2016년 : 삼성전자의 256GB UFS 세계 최초 양산, 국제 반도체표준화 기구 제덱(JEDEC)의 최신 내장메모리 규격인 'UFS 2.0' 인터페이스를 적용했으며, 고성능 마이크로SD 카드보다 연속읽기 속도 기준 9배 빠르고 노트북PC용 보급형 SSD보다도 2배 가까이 빠르다.
• 2018년 : 초당 전송속도 1.2GB인 내장형 UFS 제품(UFS 2.0/2.1)의 업그레이드(초당 2.4GB의 버전 3.0)
• 2019년 삼성전자 512GB eUFS 3.0 세계 최초 양산, eUFS 3.0 제품은 기존 eUFS 2.1 보다 2배 이상 빠른 2100MB/s의 연속읽기 속도를 구현한다. 이는 SATA 3.0 SSD보다 약 4배, 마이크로 SD 카드보다는 20배 이상 빠른 속도다.

특징

EMMC와 UFS 차이

eMMC와 UFS의 차이

기존 eMMC(embedded Multi Media Card) 병렬 인터페이스는 한 번에 한 방향으로만 데이터를 전송할 수 있어 동시에 읽고 쓰는 것이 불가능한 반면, UFS는 읽고 쓰는 별도의 전용 경로가 있는 LVDS(Low-Voltage Differential Signaling) 직렬 인터페이스가 있어 동시에 읽고 쓰는 쌍뱡향 소통이 가능하다. 또한, UFS는 SSD에서 사용중인 속도 가속 기능인 ‘커맨드 큐(Command Queue)’를 적용했다. 커맨드 큐는 여러 개의 명령어를 동시에 처리하는 기술로 내장 메모리카드의 성능 극대화를 위해 사용되는 기술이다. 이 두 가지 요소가 결합된 UFS는 eMMC 또는 외장 메모리카드 대비 속도와 소비전력을 크게 개선한 것이 특징이다.

메모리카드 성능비교

1세대부터 반이중(Half duplex)인 eMMC와 다르게 전이중(Full duplex) 통신을 사용하며, eMMC와 비교해 전송 속도가 훨씬 높고 훨씬 더 저전력이다.

메모리카드 성능 비교

구분	연속 읽기 속도	연속 쓰기 속도	임의 읽기 속도	임의 쓰기 속도
UFS 2.0 ('16.2)	850MB/s(x 2.43)	260MB/s(x 1.73)	45,000IOPS(x 2.63)	40,000IOPS(x 2.14)
UFS 2.0 ('15.1)	350MB/s	150MB/s	19,000IOPS	14,000IOPS
eMMC 5.1	250MB/s	125MB/s	11,000IOPS	13,000IOPS
eMMC 5.0	250MB/s	90MB/s	7,000IOPS	13,000IOPS
eMMC 4.5	140MB/s	50MB/s	7,000IOPS	2,000IOPS
microSD 카드 PRO Plus(U3)	95MB/s	90MB/s
microSD 카드 PRO Plus(U1)	80MB/s	20MB/s

활용

유니버설 플래시 스토리지는 eMMC 대비 원가가 비싸 제조사의 플래그십 제품군에만 탑재되는 경향이 있다. AP나 RAM 성능으로는 2세대 전은 물론 바로 전세대 플래그십과도 대등한 성능을 가진 중급기들도 나오고 있지만, 전세대 플래그십의 칩셋을 재활용한 모델 등을 빼면 이들에게도 UFS는 탑재되지 않는 경우가 많다.

UFS 카드

유니버설 플래시 스토리지 카드

삼성전자는 UFS 를 내장 저장장치 부품뿐 아니라 외장용/휴대용 메모리로 널리 보급해서 마이크로 SD 카드처럼 쓰이거나 이를 대체하기 위해 외장용 규격의 UFS 카드라는 새로운 외장용 메모리카드 규격의 보급을 추진하고 있다. 2016년 3월 31일, JEDEC JESD220-2에서 MicroSD처럼 이동식으로 사용할 수 있는 UFS 1.0 카드 확장 표준이 공식으로 제정되었다. UFS 2.0 기반 HCI 2.0과 호환되며, 크기는 15 x 11 x 1 mm이고 모양은 돌고래와 비슷한 모양이다. 전송 속도는 채널당 2.9~5.8Gbps이며 UFS 1.0에서는 싱글 채널의 단방향으로 600MB/s가 나오고 UFS 2.0에서는 그 2배인 1.2GB/s로 높아질 예정이다. 스마트폰 등 UFS를 시스템 메모리로 사용하는 임베디드 시스템에서는 microSD 확장 슬롯이 이 UFS 1.0 카드 확장 표준을 만족하는 외부 스토리지로 대체될 것으로 예상되며, 카드의 크기나 핀의 위치 상 microSD 카드와의 호환성을 고려한 것으로 보인다.

적용기기

• 내부 저장소 한정
  1. 삼성전자 (2015년 4월~): 갤럭시 S6 이후 기기, 갤럭시 노트5 이후 기기
  2. LG전자 (2016년 3월~): LG G5 이후 기기, LG V20 이후 기기
  3. 화웨이: Mate 9 & Mate 9 Pro 이후 기기
  4. 샤오미: Mi 5, Mi 5s, Mi 5s Plus, Mi note 2, Mi MIX, Mi 6, Mi MIX 2 이후 기기
  5. 레노버: 레노버 ZUK Z2 Pro 이후 기기
  6. 소니 모바일: 엑스페리아 XZ 프리미엄 이후 플래그십 기기
  7. 그 외: OnePlus 3 이후 기기
• 외부 저장소 한정
  1. 삼성 노트북 Flash
  2. 2020 LG gram
  3. 갤럭시 북 이온
  4. 갤럭시 북 플렉스
• 내부/외부 저장소 둘 다 지원
  1. 삼성 노트북 Pen S

참고자료

• 〈반도체 용어 사전 UFS〉, 《삼성반도체이야기》, 2016-03-04
• 〈범용 플래시 스토리지〉, 《위키피디아》
• 〈유니버설 플래시 스토리지〉, 《나무위키》

같이 보기

• SD카드
• 메모리카드
• 플래시 메모리
• 메모리
• 스토리지
• 컴퓨터

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