유니버설 플래시 스토리지

유니버설 플래시 스토리지(Universal Flash Storage, UFS)는 디지털 카메라, 휴대 전화, 소비자 가전 기기를 위한 플래시 메모리 규격이다. 이 규격은 eMMC와 SD 카드를 대체하기 위해 고안되었다. UFS는 더 높은 데이터 전송 속도와 향상된 신뢰성을 플래시 메모리 스토리지에 제공하면서, 시장의 혼란을 줄이고 기기 종류마다 다른 어댑터를 사용해야 하는 번거로움을 없애기 위해 설계되었다. 이 규격은 기기에 영구적으로 내장된 패키지(볼 그리드 배열 패키지 방식)인 eUFS와, 탈착 가능한 UFS 메모리 카드를 모두 포괄한다.

개요

UFS는 NAND 플래시를 사용한다. 통합 컨트롤러가 포함된 여러 층으로 쌓인 3D TLC NAND 플래시 다이를 사용할 수 있다.(2026 기준으로 보통 UFS에는 TLC나 QLC가 사용된다)

이 제안된 플래시 메모리 규격은 노키아, 소니 에릭슨, 텍사스 인스트루먼트, ST마이크로일렉트로닉스, 삼성그룹, 마이크론, SK하이닉스와 같은 소비자 가전 기업들이 지원한다. UFS의 전기적 인터페이스는 MIPI 얼라이언스가 개발한 M-PHY를 사용하며, 이는 레인당 2.9 Gbit/s를 목표로 하며 레인당 최대 5.8 Gbit/s까지 확장 가능한 고속 직렬 인터페이스이다. UFS는 eMMC의 8레인 병렬 및 반이중(half-duplex) 인터페이스보다 더 높은 대역폭으로 확장하기 좋은 전이중(full-duplex) 직렬 LVDS 인터페이스를 구현한다. eMMC와 달리 유니버설 플래시 스토리지는 SCSI 아키텍처 모델에 기반하며 SCSI 태그 명령 큐잉을 지원한다. 이 규격은 JEDEC 솔리드 스테이트 기술 협회에서 개발 및 배포한다.

소프트웨어 지원

리눅스 커널은 UFS를 지원한다. OpenBSD 7.3 이상 버전에서 UFS를 지원한다. 윈도우 10 이상 버전에서도 UFS를 지원한다.

역사

2010년, UFS 규격을 홍보하기 위한 개방형 동업 조합인 유니버설 플래시 스토리지 협회(UFSA)가 설립되었다.

2013년 9월, JEDEC은 JESD220B UFS 2.0을 발표했다(2012년 6월에 발표된 UFS v1.1 규격의 업데이트 버전). JESD220B 유니버설 플래시 스토리지 v2.0은 UFS v1.1 대비 성능 향상을 위한 링크 대역폭 증가, 보안 기능 확장 및 추가적인 전력 절약 기능을 제공한다.

2018년 1월 30일, JEDEC은 MIPI M-PHY v4.1 및 UniProSM v1.8을 사용하여 레인당 11.6 Gbit/s(1450 MB/s)의 더 높은 데이터 전송 속도를 제공하는 UFS 3.0 규격을 발표했다. MWC 2018에서 삼성그룹은 임베디드 UFS(eUFS) v3.0 및 uMCP(UFS 기반 멀티 칩 패키지) 솔루션을 공개했다.

2020년 1월 30일, JEDEC은 UFS 3.1 규격을 발표했다. UFS 3.1은 더 빠르고 전력 효율적이며 저렴한 UFS 솔루션을 위해 Write Booster, Deep Sleep, Performance Throttling Notification 및 Host Performance Booster를 도입했다. Host Performance Booster 기능은 선택 사항이다. UFS 2.2 및 UFS 3.1 규격 이전에는 개인용 SSD의 사실상 표준 기능인 SLC 버퍼가 UFS 기기에서는 선택 사항이었다. Write Booster 기능은 2020년 8월 UFS 2.2에 포함되었다.

"Write Booster"는 데이터를 영구 저장소에 기록하기 전 데이터를 일시적으로 저장하는, 영구 저장소보다 속도가 빠른 버퍼이다. 이 기능은 기기의 운영 체제가 데이터에 접근하지 않는 유휴 시간을 활용하여 버퍼의 내용을 영구 저장소로 "플러시(비우기)"한다.

2022년, 삼성은 MIPI M-PHY v5.0 및 UniPro v2.0을 사용하여 속도를 11.6 Gbit/s에서 23.2 Gbit/s로 두 배 향상한 UFS 4.0 버전을 발표했다. UFS 4.0은 File Based Optimization을 도입했다.

2025년 1분기 기준으로, UFS 4.1은 Zoned Storage for UFS를 도입했다.

버전 비교

UFS

버전 도입일 레인당 대역폭 최대 레인 최대 대역폭 M-PHY 버전 UniPro 버전
1.0 2011-02-24 300 MB/s 1 300 MB/s 1.0 1.4
1.1 2012-06-25
2.0 2013-09-18 600 MB/s 2 1200 MB/s 3.0 1.6
2.1 2016-04-04
2.2 2020-08
3.0 2018-01-30 1450 MB/s 2900 MB/s 4.1 1.8
3.1 2020-01-30
4.0 2022-08-17 2900 MB/s 5800 MB/s 5.0 2.0
4.1 (Pro) 2025-01-08
5.0 2026-02-26 5400 MB/s 10800 MB/s 6.0 3.0

UFS 카드

버전 도입일 레인당 대역폭 최대 레인 최대 대역폭 M-PHY 버전 UniPro 버전
1.0 2016-03-30 600 MB/s 1 600 MB/s 3.0 1.6
1.1 2018-01-30
3.0 2020-12-08 1200 MB/s 1200 MB/s 4.1 1.8

구현

보완적 UFS 규격

2016년 3월 30일, JEDEC은 기존 UFS 2.0 임베디드 기기 규격의 많은 기능과 기능을 제공하면서도 탈착식 카드를 위한 추가 및 수정 사항을 포함한 UFS 카드 확장 규격(JESD220-2) v1.0을 발표했다.

또한 2016년 3월, JEDEC은 UFS 통합 메모리 확장(JESD220-1A) v1.1, UFS 호스트 컨트롤러 인터페이스(UFSHCI) 규격(JESD223C) v2.1, 및 UFSHCI 통합 메모리 확장 규격(JESD223-1A) v1.1A를 발표했다.

2018년 1월 30일, UFS 카드 확장 규격이 v1.1(JESD220-2A)로 업데이트되었으며, UFSHCI 규격은 UFS v3.0에 맞춰 v3.0(JESD223D)으로 업데이트되었다.

재기록 수명

UFS 드라이브의 재기록 수명 주기는 기기의 수명에 영향을 미친다. 플래시 블록이 오류를 일으키거나 완전히 고장나기 전까지 허용할 수 있는 쓰기/지우기 횟수에는 한계가 있다. 각 쓰기/지우기 주기는 플래시 메모리 셀의 산화막을 악화시킨다. 드라이브의 신뢰성은 드라이브의 연령, 시간 경과에 따른 총 쓰기 테라바이트(TBW), 일일 드라이브 쓰기 횟수라는 세 가지 요소에 기반한다. 이는 일반적인 플래시 메모리의 특징이다. 예를 들어, 고급 스마트폰 및 셋톱박스와 같은 기기는 높은 테라바이트 쓰기 성능을 가진 UFS 플래시를 채택할 수 있다.

같이 보기

각주

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외부 링크

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