携帯電話の高速性について話すとき、私たちはほとんどの場合、プロセッサや RAM について考えますが、内部ストレージの種類がチップと同じくらい重要であることに気づくことはほとんどありません。 高速な携帯電話と低速な携帯電話の違いは、多くの場合、eMMC、UFS、NVMe のどれを使用しているかによって決まります。そしてそのテクノロジーの特定のバージョンです。
スマートフォンでギャラリーを開くのに時間がかかったり、重いアプリの読み込みが遅かったり、バックアップに非常に長い時間がかかったりするなどの問題に気付いたことがある場合、ボトルネックとなっているのは CPU ではなく、内部メモリである可能性が非常に高くなります。 eMMCとは何か、UFSとは何か、NVMeの役割は何か、そしてそれらが日常のパフォーマンスにどのように影響するかを理解する これにより、次の携帯電話をより適切に選択し、現在お持ちの携帯電話に何を期待できるかを知ることができます。
eMMC とは何ですか? また、なぜすでにエントリーレベルのテクノロジーと見なされているのですか?
eMMCという用語は 組み込みマルチメディアカード現在の SD カードの誕生のきっかけとなった古い MMC カードの進化形です。 eMMC は基本的に、マザーボードに直接はんだ付けされた NAND フラッシュ メモリ モジュールです。 デバイスの種類: 携帯電話、タブレット、さらには一部の非常に安価または超小型のノートパソコン。
本質的に、 eMMCは一種の「はんだ付けされたSDカード」として機能するシンプルで経済的であり、占有スペースが非常に小さいため、安価なコンピューターや非常に小型のコンピューターに最適ですが、その代わりに、SSD や UFS などの最新のソリューションで見られる多くの最適化を放棄します。
現在最も普及している仕様はeMMC 5.1Aであり、 理論上はシーケンシャルリードで約400MB/秒に達することができるこれらの数値は、古い機械式ハードドライブと比較すると、一見悪くないように思えます。しかし、実際にはこれらの最高速度に達することは稀であり、特にランダム読み取り/書き込み速度（オペレーティングシステムが常に行っている小さなデータブロックの読み取りと書き込み）は、他のテクノロジーに比べてはるかに遅いのです。
その主な理由は、 eMMCはチャネル数とメモリゲート数が少ないそのため、実際に並列処理できるデータ量は少なくなります。さらに、高度なコントローラー、複雑なファームウェア、複数のメモリチップ、そしてSSDやUFSに見られるその他の改良点も備えていません。これらのすべてが、読み込み時間の延長とマルチタスク性能の低下につながります。
容量に関しては、eMMCは通常4GBから256GBの範囲ですが、 低価格の携帯電話やタブレットでは、ストレージ容量は通常 32 GB から 128 GB の範囲です。これは、特定の非常に基本的なラップトップ (たとえば、64 GB eMMC を搭載した一部の Microsoft Surface Laptop Go) や手頃な価格のタブレットなど、純粋なパフォーマンスよりも価格が優先される低価格のデバイスでよく見られます。
消費者レベルでは、 eMMCは通常、高性能SSDよりも消費電力が少ないシンプルかつ低消費電力であるからです。SSDとeMMCの両方のNANDセルは、限られた回数だけ書き換えることができますが、実際には、eMMCの耐久性は通常、安価なデバイスの寿命には十分であり、書き込みサイクルの限界に達する前にパフォーマンスや容量が不足することがよくあります。
要するに、 eMMCは経済的でコンパクトなソリューションです 基本的なデバイスでは問題なく動作しますが、スムーズなパフォーマンス、高度なマルチタスク、十分なストレージ容量が求められるスマートフォンなどのデバイスには到底及びません。そのため、数年間問題なく使い続けたいのであれば、eMMC搭載の新しいスマートフォンを購入することはますます賢明ではなくなっています。
UFSとは：モバイル界の「SSD」
UFSとは ユニバーサルフラッシュストレージつまり、ユニバーサル フラッシュ ストレージです。 UFSは、現在ほぼすべてのミッドレンジおよびハイエンドのAndroidスマートフォンで主流となっているストレージメモリ規格です。また、デジタルカメラ、高度なタブレット、自動車システムなどの他のデバイスにも搭載され始めています。
簡単に言えば、 UFSはモバイルにとって、SSDがコンピュータにとってであるようなものです従来のストレージ技術（モバイルデバイスのeMMC、PCの機械式ハードドライブ）と比べて飛躍的な進歩を遂げ、インターフェースははるかに高速で効率的です。第1世代から既にeMMCの速度は3倍に向上しており、新バージョンが出るたびに帯域幅、エネルギー効率、そして機能が向上しています。
SSDと同様に、 UFSはNANDフラッシュメモリをベースにしているしかし、鍵となるのは、そのインターフェースです。eMMCのような「シングルデュプレックス」（読み取りまたは書き込みが可能だが、同一チャネルで同時に両方はできない）ではなく、UFSはインターフェースを使用します。 全二重つまり、データの読み取りと書き込みを同時に行うことができます。これにより、マルチタスク処理能力が大幅に向上し、多数の小さな操作を同時に処理する際のダウンタイムが短縮されます。
UFS の内部アーキテクチャは、コンピュータの世界からアイデアを取り入れています。 SCSI コマンド モデルに依存し、タグ付きコマンド キューをサポートします。これにより、オペレーティングシステムは複数の読み取りおよび書き込み要求を同時に送信でき、1つの要求が完了するのを待たずに次の要求を送信できます。実際には、ファイルのダウンロード中、アップデートのインストール中、またはバックグラウンドでバックアップが実行されている間にアプリを開いた場合、システムの動作が大幅にスムーズになります。
パフォーマンスに加えて、 UFS は、エネルギー消費をほとんど消費しないように設計されています。これは、1ミリアンペアでも無駄にできない携帯電話やカメラにとって不可欠です。最新バージョンでは、非常に高速な速度と低消費電力を両立させているため、携帯電話の動作速度が速くなるだけでなく、データアクセス時のバッテリー消費も少なくなります。
携帯電話の UFS は何に使用されますか?
UFSは基本的に スマートフォンの内部ディスク写真、ビデオ、音楽、ダウンロードしたファイル、アプリデータ、システムアップデートなど、携帯電話に保存されているものはすべてそこに保存されます。カメラを開いたり、アプリケーションを起動したり、携帯電話の電源を入れたりするたびに、UFS ストレージが集中的に使用されます。
モバイルデバイス向けに特別に設計されているため、 UFSは現実世界のシナリオで読み取りと書き込みの速度を優先します重要なのは、連続読み取りをどれだけ実行できるかだけではなく、システムがアプリの更新、ギャラリーのサムネイルの読み込み、キャッシュへの書き込み、開いたばかりのアプリからのデータの読み取りなど、一度に何千もの処理を実行しているときに、どのように応答するかです。
日々の多くの行動において、そのメリットは目に見えて明らかです。 携帯電話の起動が速くなり、アプリがほぼ瞬時に開き、写真が遅延なく保存されます。連写や高解像度の動画撮影時でも、スムーズな操作性を実現します。グラフィック、アイコン、アニメーション、アプリコンテンツの読み込み時間が短縮されるため、インターフェースの操作もスムーズになります。
もう一つの重要な要素はエネルギー消費です。 UFSはより効率的であるため、同じデータを移動するのにエネルギー消費が少なくて済みます。これは、特に 4K/8K ビデオの録画、要求の厳しいゲームのプレイ、完全バックアップの実行などの負荷の高いタスクにおいて、バッテリー寿命が向上することを意味します。
UFSの進化とバージョン
UFS の最初のコンセプトから現在のバージョンに至るまで、かなり長い進化を遂げてきました。 UFSのロードマップは、速度、セキュリティ、効率の着実な向上を示しています非常に明確なマイルストーンがあります。
- 2010 年: 担当協会 (UFSA / JEDEC) によって UFS 標準が提案されました。
- 2012年: 最初の商用実装である UFS 1.1 が登場。
- 2013: UFS 2.0 によりリンク帯域幅が向上し、セキュリティが強化され、消費電力が削減されます。
- 2018 年: UFS 3.0 によりラインあたりの転送速度がさらに向上し、デバイス ボードに直接統合できるように設計された eUFS (Embedded UFS) が登場しました。
- 2020年: UFS 3.1は、3.0と比較して速度と効率が大幅に向上し、ハイエンドの携帯電話で最も普及するバージョンになりました。
- 2022年：SamsungはUFS 4.0を発表。UFS 3.1と比べてパフォーマンスが2倍になり、セキュリティと消費電力も改善されました。
実際には、 現在のミッドレンジおよびハイエンドのAndroidスマートフォンのほとんどはUFS 3.1を使用しています最新の主力携帯電話は UFS 4.0 に移行し始めていますが、より手頃な価格のモデルでは古い UFS または eMMC ストレージがまだ使用されている可能性があります。適度にスムーズな動作の携帯電話を探している場合は、これを避けるのが最善です。
UFS 3.1 とは何ですか? 以前のバージョンと比べて何が向上しましたか?
UFS 3.1 は、一時期、ハイエンド Android シリーズのベンチマーク標準でした。 このバージョンは、UFS 3.0と比較してパフォーマンスと消費電力の改善に重点を置いています。同じ焦点を維持：高い転送速度、低いレイテンシ、低いエネルギー消費。
UFSは仕様として、 PC の SATA インターフェイスの利点を最大限に活用し、eMMC 特有の低消費電力と組み合わせます。単に速度を上げるのではなく、コマンド キューの管理、優先順位、エラー修正メカニズムの改善、マルチタスクの最適化などの高度な機能を追加します。
そのアプローチのおかげで、 UFS 3.1 により、起動時間、データのコピー、アプリのインストールが大幅に高速化されました。 以前の世代よりも高速化しました。ユーザーにとっては、高画質動画の再生がよりスムーズになり、バックグラウンドでデータをダウンロードしながら負荷の高いゲームをプレイしたり、複数のアプリを同時に操作しても大きな遅延を感じることなく操作できるようになりました。
携帯電話に限ったことではありません。 自動車アプリケーションもUFSの恩恵を受ける現代の自動車には、膨大な量のデータを生成する複数のカメラとセンサーが搭載されています。高速で信頼性の高いメモリがあれば、運転支援システム、連続録画、高度なナビゲーションシステムにおけるボトルネックを防ぐことができます。
UFS 4.0: モバイルストレージの新たな飛躍
UFS 4.0 は、Samsung が導入した最新世代のユニバーサル フラッシュ ストレージであり、すでにハイエンド範囲で採用段階にあります。 UFS 3.1の2倍のパフォーマンスを約束エネルギー効率を維持し、さらに向上させます。
それを得るために、 サムスンは第7世代のV-NANDメモリを採用 独自の最適化されたコントローラと組み合わせることで、V-NANDはメモリセルを複数の層に垂直に積み重ね、従来のフラットNANDよりも少ないスペースでより大きな容量、より優れた速度、そしてより優れた耐久性を実現します。
インターフェイスレベルでは、 UFS 4.0はチャネルあたり最大23,2 Gbpsを実現デュアルチャネルを搭載しているため、2つのデータストリームを同時に処理でき、実質的にはUFS 3.1と比較して2倍の帯域幅を実現します。これは、特に負荷の高い読み取り/書き込みタスクで顕著です。
具体的な数字でサムスンは、 UFS 4.0は、シーケンシャルリードで最大4.200 MB/秒、シーケンシャルライトで最大2.800 MB/秒を実現します。これは、UFS 3.1の約2.100MB/秒と約1.200MB/秒とは対照的です。これは大きな飛躍であり、モバイルストレージのパフォーマンスを多くのデスクトップSSDにさらに近づけるものです。
もう一つの重要なポイントはエネルギー効率です。 UFS 4.0は1ミリアンペアあたり約6,0 MB/秒を実現します。これは、UFS 3.1と比較して、同じデータ転送量で約46%の省電力化を意味します。つまり、速度が2倍になるだけでなく、同じタスクを実行するのに必要なバッテリー消費量も大幅に削減されます。
物理的なデザインに関しては、 UFS 4.0は非常にコンパクトなサイズを維持します長さ11mm、幅13mm、高さ1mmというコンパクトなサイズながら、最大1TBの容量を実現。従来のストレージ容量の上限である512GBを上回ります。4K/8K動画の録画や数十GB規模のゲームデータの保存が増加するスマートフォンに最適です。
セキュリティも向上しました: サムスンは、UFS 4.0 により機密データを保護する容量が実質的に 2 倍になると主張しています。パスワード、識別子、決済キーなど、様々な情報セキュリティ対策が求められます。これは単に高速化を図るだけでなく、攻撃や不正アクセスに対する堅牢性を高めることも目的としています。
Android フォンの UFS 3.1 と比べて、UFS 4.0 にはどのような特徴がありますか?
理論上は、UFS 4.0 の数値は驚異的ですが、重要なのは、それが実際の使用にどのように反映されるかです。 追加の帯域幅は、ゲームの読み込み時間、重いアプリの起動、大きなファイルのコピーで顕著に現れます。ビデオやローカル バックアップなど。
挑戦的なゲームが好きなら、 UFS 4.0はレベルとテクスチャの読み込み時間を大幅に短縮しますこれにより、ゲームを続行しながらバックグラウンドでデータをダウンロードできます。Playストアから数ギガバイトのゲームをインストールするなどのタスクでは、処理速度が大幅に向上します。
写真やビデオでは、 書き込み速度が速いため、高解像度、高ビットレートのビデオを録画できます。 メモリがボトルネックになることなく、高画質（4K、8K、スローモーション）で撮影できます。また、高性能カメラを搭載したハイエンドスマートフォンでますます一般的になっている、RAW写真の長時間連続撮影の体験も向上します。
エネルギー効率の向上により、 集中的なマルチタスクではバッテリー消費が少なくなりますアプリを同時に使用したり、ゲームとソーシャルメディアを切り替えたり、バックグラウンドでバックアップを実行したりしても、バッテリー寿命への影響はそれほど大きくありません。これは、モデムの消費電力がすでに高く、少しでも節約できるストレージ容量が大きな影響を与える5Gスマートフォンでは特に重要です。
携帯電話を超えて、 UFS 4.0 は、仮想現実および拡張現実デバイス、高度なウェアラブルデバイス、自動車システムに役立ちます。大量のリアルタイムデータを扱う場所です。サムスンは、高帯域幅と低消費電力の組み合わせは、テクスチャやセンサーデータの途切れないストリーミングを必要とするVR/ARヘッドセットやMeta Questシリーズのようなデバイスに最適であると指摘しています。
UFS 4.0 はいつ登場しますか? また、どの携帯電話で使用されますか?
サムスンによるUFS 4.0の量産は2022年第3四半期頃に開始され、 このメモリを搭載した最初の市販携帯電話は、2023年以降に登場し始めました。いつものように、採用はハイエンドモデルから始まり、徐々により手頃な価格のモデルへと広がっていきます。
Galaxy S23シリーズから始まり、 サムスンはUFS 4.0を主力製品に統合してきた。 （ただし、一部の低容量モデルは構成によってはUFS 3.1のままです）。OnePlus 11やより上位のPixelモデルなどのデバイスに見られるように、OnePlus、Xiaomi、Google、OPPOなどの他のメーカーも、最近のハイエンド製品にUFS 4.0を採用する可能性が高いでしょう。
価格については、 UFS 4.0チップは当初、以前のソリューションよりもやや高価です。そのため、最初の数年間は、この技術はプレミアムスマートフォンにのみ搭載されるでしょう。しかし、生産量が増加しコストが下がれば、UFS 3.1と同様に、ミッドレンジ市場にも普及するでしょう。
モバイルにおけるNVMe：Appleのアプローチ
UFSはAndroidでは優勢だが、 AppleはiPhoneの内部ストレージにNVMeを採用する.NVMe (非揮発性メモリエクスプレス) は、もともとコンピューターの PCI Express 経由で接続される SSD 用に設計されたプロトコルですが、他のデバイスにも適応されています。
大きな違いは NVMeはPCIe接続を最大限に活用するように設計されています数十のコマンドキューと数千の同時リクエストにより、驚異的なパフォーマンスを実現します。iPhoneでは、Appleは独自のコントローラを採用しています。これは、ハイエンドコンピュータのSSDに使用されているものと概念的に非常に似ていますが、モバイル環境向けに改良されています。
純粋に理論的な観点から言えば、 NVMe は通常、生のパフォーマンスでは UFS よりも高速です。より高度なアーキテクチャと、サポートされるキューおよびチャネルの数の増加により、多くのアプリがその潜在能力を十分に活用していないため、日常的なモバイル使用において平均的なユーザーにとってその違いは必ずしも明らかではありません。
それでも、多くのユーザーやアナリストは、 NVMeで最適化されたiPhoneとUFS 4.0搭載のAndroidを比較するとAppleのアプローチは、持続的なパフォーマンスとシステム全体の一貫性という点で、特定のシナリオにおいて依然として優位性を持っています。しかし、UFSの進化に伴い、その差は縮まっています。
モバイルにおけるUFSとNVMeの主な違い
建築レベルでは、 UFS と NVMe の主な違いは、UFS がモバイル デバイス向けに根本から設計されていることです。一方、NVMe は PC の世界で生まれ、その後他の環境に適応されました。
UFSは優先順位を付ける 低消費電力とワット当たりの高効率モバイル SoC への統合が容易で、パフォーマンス、チップ サイズ、消費電力のバランスが取れるように設計されたインターフェースを備えているため、1 平方ミリメートル、1 ミリアンペアも重要となるあらゆる価格帯の Android スマートフォンに最適です。
NVMeは、 高帯域幅のPCIe接続を活用します 非常に豊富なコマンドスタックと多数の並列キューを備えています。これにより驚異的な高速化が実現しますが、適切に調整されていない場合は複雑になり、消費電力が増加する可能性があります。Appleのようなハードウェアとソフトウェアの両方を設計する管理された環境では、このプロトコルは限界まで押し上げられる可能性があります。
日々、 優れたUFS 4.0と優れたNVMeの認識の違い WhatsAppの起動、メールのチェック、ソーシャルメディアの閲覧といった一般的なタスクでは、利用可能な帯域幅を飽和させることはないため、実際の数値よりも低い値となります。しかし、大容量データの転送、スマートフォン本体での動画編集、プロ向けアプリの使用といった非常に負荷の高い操作では、NVMeのメリットがより顕著に現れる可能性があります。
ストレージタイプが実際のパフォーマンスに与える影響
頭字語や数字を超えて、 内部メモリの速度がスムーズな感覚の鍵となります。コンピューターにおける機械式ハードドライブから SSD への飛躍が革命であったのと同様に、携帯電話では eMMC から UFS へ、そして古い UFS バージョンから 3.1 や 4.0 などのバージョンへの移行が転換点となります。
実際には、高速ストレージは、 アプリケーションを読み込み、携帯電話の電源を入れるeMMC を搭載したシステムは、UFS 3.1 または 4.0 を搭載したシステムよりも起動にかなり長い時間がかかることがあります。また、ゲームやグラフィック リソースを多く使用する重いアプリを開いたときにも同様のことが起こります。
これは次のようなタスクでも顕著です。 ローカルバックアップまたはモバイルデバイスの復元数十ギガバイトの写真、ビデオ、アプリのデータを移動する必要がある場合、ストレージ速度が遅いと処理に非常に長い時間がかかりますが、次世代の UFS を使用すると待機時間が大幅に短縮されます。
もう一つの明確な状況は、 たくさんの写真や動画が保存されているギャラリーやメッセージアプリを開くメモリがサムネイルやデータを迅速に処理できない場合、カクツキや読み込み時間の増加、そして全体的に不快な体験に気付くでしょう。しかし、優れたUFSドライブであれば、これらの操作ははるかにスムーズになります。
消費も影響を受けます: ストレージ速度が遅いと、システムが CPU を長時間アクティブにしておく必要が生じる場合があります。 読み書きタスクを完了するには、エネルギー消費が急増します。そのため、現代の携帯電話はメモリ効率に非常に重点を置いています。単に高速化を図るだけでなく、消費電力を抑えながら高速化を実現することが求められているのです。
これらの理由から、多くの人がRAMやプロセッサのせいだと考える「モバイルが遅い」問題の多くは、 それらは実際には弱い内部記憶から生じます。今では、予算が非常に限られている場合を除き、eMMC を搭載した新しいデバイスを購入することはお勧めできません。予想よりも早く時代遅れになってしまうからです。
さらに、ハードウェアだけの問題ではありません。 このストレージを管理するコントローラーとソフトウェアも大きな影響を与えますWindows や macOS の場合と同様に、NVMe SSD のパフォーマンスはドライバーや構成によって異なります (たとえば、Windows で NVMe の BitLocker を無効にすると、パフォーマンス数値が大幅に向上する場合があります)。Android では、各メーカーがシステムとメモリ コントローラーに対して行う最適化により、技術仕様で同じ「頭字語」を持つモバイル間で顕著な違いが生じます。
例えば、GoogleのTensorチップ（G1、G2、G3）の場合、 SoC と選択したメモリ タイプの組み合わせによって、電力消費、熱、パフォーマンスのバランスが決まります。サムスンが主力デバイスで独自のメモリを活用しているのと同じように、特定の世代ではより早く UFS 4.0 を選択して、さらに高い流動性と効率性を実現できたはずです。
全体を見ると、 eMMC、UFS、NVMeはモバイルストレージにおける一種の進化の階段を形成しているeMMCは最も基本的なセグメントをカバーし、UFSはAndroidで主流の規格となり、バージョンによってパフォーマンスレベルが異なります。そしてNVMeは、AppleがiPhoneの性能を最大限に引き出すために選んだものです。スマートフォンの内部構造を理解することで、なぜそのパフォーマンスを発揮するのか、そして今後どのようなことが期待できるのかをより深く理解できるようになります。