智能手机中的高速内存：MIPI UniPro v1.8 for JEDEC UFS v3.0

闪存是智能手机最重要的组件之一，每个新版本都会带来更高的内存容量和性能。近年来采用最快的闪存技术是通用闪存（UFS），UFS v2.1提供~11Gbps的最大数据速率。 JEDEC提出了更快的下一代UFS v3.0，它使用MIPI UniPro v1.8（统一协议）和MIPI M-PHY v4.1作为互连层。
 

UFS v3.0 可以利用 MIPI UniPro v23.4 的两条可用的 MIPI M-PHY v1.1 传输线来实现 ~8Gbps 的最高数据传输速率。MIPI UniPro是一种高速、低功耗的移动芯片到芯片互连技术。因此，如果您正在开发闪存产品，那么是时候查看MIPI UniPro v1.8中的新功能了。在之前的博客中，我们已经介绍了MIPI UniPro的功能和验证挑战。在本博客中，我们将重点介绍最新一代MIPI UniPro v1.8及其物理层MIPI M-PHY v4.1中引入的关键功能，以及它如何使UFS 3.0实现高达23Gbps的速度。

MIPI M-PHY v4.1

MIPI M-PHY v4.1 引入了新的高速齿轮（HS_G4齿轮系列 A/B= ~10Gbps/~11.6Gbps），比上一代 MIPI M-PHY v2.3 支持的最高速度快 1 倍（HSG3 齿轮系列 A/B = ~5Gbps/~5.8Gbps）。MIPI UniPro v1.8 可以通过在所有 40 个通道上启动数据传输，使用 MIPI M-PHY v46.4 实现高达 ~1Gbps/~4Gbps 的数据传输速率。

MIPI UniPro v1.8中引入的主要功能：

链路启动定时器重启机制：

从对等设备收到本地 PA_LM_LINKSTARTUP.req 之后的第一个TRG_UPR0符号后，PA_LINKSTARTUP_TIMER将重新启动。此计时器重新启动机制用于掩盖主机和设备链路启动请求启动时间之间的延迟。

添加新的PACP_CAP_EXT2框架：

为了支持MIPI UniPro设备之间交换新的最高速度（即HS_G4）及其定时参数，增加了一个新的PACP功能框架，以承载本地MIPI M-PHY TX最大高速齿轮（最多HS_G4）功能，以及HS_G4齿轮的本地MIPI M-PHY RX准备/同步功能和adapt_length能力值。此帧在第 4 阶段之后和传输PACP_CAP_EXT1帧之前传输。

去除假人爆裂：

在此版本中，LCC 处于禁用状态，因此删除了电源模式更改 （DME_POWERMODE.req） 和链路重新初始化 （PA_INIT） 过程期间的虚拟突发断言。但是，在电源模式更改和链路重新初始化过程的重试过程中执行线路复位后，在传输 PACP_PWR_REQ/PACP_PWR_CNF 帧时，应在非活动通道上置位虚拟突发。

在动力模式更改为HS_G4档位后适应过程：

MIPI M-PHY v4.1 – 在HS_G4设备中接收数据流之前，可能需要 MIPI M-PHY RX 均衡器执行额外的训练序列，以使其滤波器特性适应通道。MIPI M-PHY v4.1引入了称为ADAPT的新突发状态，以在指定的适应长度时间内执行此过程，然后启动ADAPT子状态的规定留给通过MIPI M-PHY运行的协议。在将 MIPI M-PHY 功率模式配置为HS_G4齿轮之后，以及在接收高速数据流之前，检查 MIPI M-PHY RX 均衡器功能并以适当的适应长度执行适应过程，这是 MIPI M-PHY 上较高层协议的责任。

MIPI UniPro v1.8 – 通过成功的电源模式更改过程以在入站或出站通道上HS_G4齿轮，MIPI UniPro PA 层应该在启动任何新HS_BURST以进行进一步数据传输之前，保持PA_DL_RESUME.ind生成并执行适应过程（如果 MIPI M-PHY RX 支持它并且电源模式更改过程涉及适应）。   

如果出站通道上存在适应请求（PA_TxGear = HS_G4 且对等 MIPI M-PHY RX 支持适应），MIPI UniPro 会将所有活动的 MIPI M-PHY TX 通道TX_HS_ADAPT_LENGTH属性配置为adapt_length（刷新/初始长度）值，并发出 M-LANE-AdaptStart.req。适应 TX 过程完成从 MIPI M-PHY TX 通道到 M-LANE_AdaptCompletion.ind。

如果入站通道上需要自适应请求（PA_RxGear = HS_G4并且本地 MIPI M-PHY RX 支持自适应），则活动 MIPI M-PHY RX 通道的RX_ADAPT_CONTROL属性配置为适应类型（刷新/初始）值。Adapt RX 过程完成从 MIPI M-PHY RX 到 M-LANE_AdaptCompletion.ind 表示。整个RX适应过程由PA_ADAPT_TIMER（10ms）监控，如果发生超时，将导致DME_POWERMODE.ind（PWR_FATAL_ERROR）。

服务质量监控 （QoS）：

此新功能涉及对错误事件进行计数，例如接收的 NAC 帧数、接收的 CRC 错误帧数、PA_INIT.req 和PA_INIT.ind基元生成，并将其与正确接收或传输的字节数进行比较。当这些错误事件达到特定阈值时，MIPI UniPro 会生成DME_QOS.ind原语，让应用层知道作为错误恢复机制的一部分所做的链路修复尝试次数。此功能使应用程序能够分析由于重复错误恢复机制而导致链路带宽减少的原因，并且可以帮助链路修复机制。

MIPI UniPro v1.8 在其前身 MIPI UniPro v1.61 的基础上进行了其他一些改进和错误修复。MIPI UniPro v1.8 还提供与 MIPI UniPro v1.6x 的向后兼容性。版本 1.41 及更早版本不保持向后兼容性。

统一内存扩展 （UME） 进一步使 UFS 设备能够使用 UFS 主机内存作为缓存来存储逻辑到物理地址转换表，从而降低对设备集成 RAM 的需求。

审核编辑：郭婷