MIPI Alliance verdoppelt UFS-Schnittstellen-Datenraten

Steigende Edge-AI-Arbeitslasten in Smartphones, PCs, Fahrzeugen und industriellen Systemen erhöhen den Bedarf an schnelleren Flash-Speicherschnittstellen mit niedriger Latenz. Zur Deckung dieses Bedarfs veröffentlichte die MIPI Alliance UniPro v3.0 und M-PHY v6.0 und erweitert damit die Leistungsfähigkeit von JEDEC Universal Flash Storage (UFS 5.0).

Die Aktualisierungen konzentrieren sich auf höhere Datenraten pro Lane, effizientere Kodierung und verbesserte Fehlerkontrolle bei gleichzeitiger Rückwärtskompatibilität zu früheren Versionen.

Physikalische Ebene erreicht 46,7 Gbit/s pro Lane
MIPI M-PHY v6.0 führt mit HS-G6 einen neuen Hochgeschwindigkeitsmodus ein, der auf PAM4-Signalübertragung basiert. PAM4 kodiert zwei Bits pro Symbol und verdoppelt damit die effektive Bandbreite gegenüber früheren NRZ-Verfahren bei vergleichbarer Symbolrate.

Mit HS-G6 erreicht die Schnittstelle bis zu 46,694 Gbit/s pro Lane. Eine neue 1b1b-Leitungskodierung reduziert den PHY-Overhead und erhöht den nutzbaren Datendurchsatz. Zusätzlich definiert die Spezifikation optionale Link-Equalisierung und Training zur Verbesserung der Interoperabilität und zur Erhöhung der Signalmarge bei hohen Frequenzen.

Die Rückwärtskompatibilität zu M-PHY v5.0 ermöglicht Migration ohne vollständige Neuentwicklung des Speichersubsystems.

Transportebene für Zuverlässigkeit und geringere Latenz
UniPro v3.0 nutzt die neue physikalische Ebene und unterstützt bis zu 46,6 Gbit/s pro Lane und Richtung in Kombination mit M-PHY v6.0 HS-G6.

Neu sind eine Transport Framing Structure (TFS), Reed-Solomon Forward Error Correction (RS-FEC) und eine 64-Bit Cyclic Redundancy Check (CRC). Diese Mechanismen verbessern Fehlererkennung und -korrektur bei hohen Datenraten. Ergänzt werden sie durch TFS-Verschlüsselung, Gray-Coding, Precoding und Lane-Alignment-Funktionen.

Ein definiertes Equalization-Training erlaubt die Optimierung der Senderparameter auf Anwendungsebene. Verbindungen über HS-G6 erreichen eine spezifizierte Bitfehlerrate unter 10⁻²² auf Anwendungsebene und unterstützen damit zuverlässige Speichertransaktionen bei hohen Bandbreiten.

Die verpflichtende Unterstützung des Hochgeschwindigkeits-Verbindungsaufbaus über M-PHY HS-G1 Rate A reduziert die Aufbauzeit der Verbindung, was insbesondere bei häufigen Energiesparzuständen relevant ist.

Die Spezifikation bleibt kompatibel zu UniPro v2.0.

Bedeutung für JEDEC UFS 5.0 und Edge-AI
M-PHY und UniPro bilden die physikalische und Transportebene von JEDEC UFS, das in Smartphones, Tablets, PCs, Spielkonsolen, Fahrzeugen und industriellen Plattformen eingesetzt wird. Durch die Verdopplung des Durchsatzes pro Lane und effizientere Kodierung steigt die verfügbare Bandbreite für UFS-5.0-Speicher.

Für Edge-AI-Anwendungen – etwa Inferenz im mobilen SoC oder Sensordatenverarbeitung im Fahrzeug – verkürzt höhere Speicherbandbreite Zugriffszeiten und beschleunigt das Laden von Modellen. In Automotive- und Industriesystemen, die Teil eines größeren automotive data ecosystem sind, sorgt die verbesserte Bitfehlerrate für vorhersehbares Verhalten bei hohen Datenraten.

Mit UniPro v3.0 und M-PHY v6.0 erweitert die MIPI Alliance die Skalierbarkeit der UFS-Schnittstelle bei gleichzeitiger Kompatibilität zu bestehenden Generationen.

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