在近日的小米14系列发布会上，雷军公布了名为“Xiaomi Ultra Space存储扩容”技术。

小米在研发澎湃OS的时候做了大量底层重构，发现以往存储芯片额外预留空间非常大，256GB中至少还有额外10GB空间浪费。小米工程师希望重写系统固件，魔改产品将这部分空间省出来，在和供应商一同验证之后，采用了这个方案。

最终小米14/小米14 Pro的16+512GB版本可以多出16GB空间，小米14 Pro的8+256GB版也可以多出8GB空间。

对于这项技术，有些网友持反对态度，观点主要集中在以下几个方面：

1、OP（预留空间）一直存在，虽然对于普通消费者不可见，但对于开发者来说改变OP大小并不是很困难的技术，小米这样改变OP大小的“技术升级”算不上“技术革新”。

2、减小OP空间会影响闪存寿命。

3、无论是256GB多8GB还是512GB多16GB提升都不大。

那么这项技术究竟怎么样呢？


小米如何魔改存储芯片？

一块标称256GB的手机存储，实际的真实空间其实超过了275GB。其中93.1%的空间是用户真实可使用的，剩下的6.9%被称为Over Provision ，简称OP，是存储器内部管理占用的空间。

工程师们开始思考，如果能在不影响手机性能的前提下，从OP区域争取一部分空间给用户，那么用户就能有更多的空间来存储他们的照片、视频和应用了。于是，小米开始了尝试。

小米与存储器厂商进行了紧密的协作。首先，小米修改了空间管理策略，将OP区占用的空间从6.9%压缩至约3%。这个过程需要深入了解存储器的工作原理，以确保在压缩OP区空间的同时，不会影响到存储器的性能和寿命。在多次的测试和优化后，小米找到了一个理想的平衡点。

简单总结一下就是：小米确实是通过修改OP的大小来获得额外的容量。不过与此同时，小米还通过软件、固件方面的优化保障了寿命和性能。


最关键的寿命问题

相信很多数码爱好者都知道，对于存储产品来说，缩减OP大小很可能会影响产品的寿命。特别是对于手机这类数码产品来说，保修期一般只有1年。因此很多网友会担心小米这样魔改存储芯片会导致手机“计划性报废”（刚过保修期手机就坏掉的情况）。

对此，小米手机系统软件部总监张国全在微博上发布了长文解释了相关问题。张国全表示:“按照目前重度用户的模型来评估,在每天写入40GB数据的条件下, 256GB的扩容芯片依然可以保证超过10年, 512GB可以超过20年,请大家放心。”

如果按照这个数据推算的话256GB的扩容芯片寿命大概是142.6 TBW，512GB的扩容芯片寿命大概是285.2TBW。我们可以找一些市面上比较主流的固态硬盘寿命进行一下粗略对比：

在512GB这个档位上，致态TiPlus7100 512GB版耐用等级为300TBW，西部数据WD_BLACK SN770 500GB版耐用等级为300TBW，Solidigm P44 Pro 512GB版耐用等级为500TBW，三星980 PRO 500GB版耐用等级为300TBW，致态Ti600 500GB版（该固态硬盘为QLC颗粒，其它对照样本均为TLC）耐用等级为200TBW。

也就是说小米魔改的512GB扩容芯片寿命上仅仅比主流TLC固态硬盘略低一点，但明显强于QLC固态硬盘。并且一般固态硬盘往往都拥有5年的质保，而很多消费者往往会5年之内更换一次手机。因此按着这个寿命数据来看，普通消费者并不用太担心“扩容芯片”的寿命问题。


层数决定空间大小？

由于存储芯片具有高度标准化的特性，并且品种单一，因此较难实现产品的差异化。这导致各厂商需要集中在工艺技术和生产规模上比拼竞争力。

在工艺上，虽然存储芯片的制程路线与逻辑电路的路线不太一样，但是同样面临着摩尔定律趋近极限的瓶颈，甚至比逻辑电路来的更早一些。

目前，存储芯片制程发展到1x，1y，1z（20nm-10nm之间），阶段很难再进一步缩小，因为随着制程工艺的提高，在到达一定水平之后，存储芯片的稳定性会下降，而业界一般认为10nm是临界点。

就主要存储芯片产业而言，DRAM目前还在1x、1y水平，且有望在2020年进入1z阶段。NAND Flash制程已经达到极限，目前，厂商们另辟蹊径从2D转向3D发展，目的是通过增加芯片的堆叠层数来获得更大的存储容量，而堆叠层数增加意味着光刻次数也随之增加。

从个别厂商来看，全球DRAM市场领军企业，三星、美光、SK海力士已进入10nm制程领域，实现1Xnm级工艺，尤其美光已率先量产了1Znm级产品。而目前我国兆易创新正在研发1Xnm级工艺制程下的DRAM技术。

NAND Flash在国际上的通用主流为64层的3D NAND Flash。

近年来，三星、东芝、西部数据、美光以及Intel均从64层跳过72层达到了96层，其中三星、东芝/西部数据预计制程技术在2020年将达到128层或以上。而SK海力士则从48层跳过了64层达到72层，预计2020年将达到96层。

对于我国来讲，在NAND Flash领域与全球巨头们的制程技术相比还有不小差距。但长江存储已经在2019年第三季度推出了64层的闪存芯片，并实现了量产，赶上国际通用主流。并且在后续，长江存储本已计划跳过72层、92/96层，直接开发128层的闪存产品，也在今年4月份宣告成功。

存储芯片性能

有多种可用的存储芯片技术，每种技术都有不同的工作性能特征。 存储芯片的两个主要类别是易失性和非易失性存储器。 这些类别中最常见的类型包括：

a、 动态随机存取存储器 (DRAM)：一种易失性存储器技术，通常用作计算机和服务器等设备的主系统存储器。 DRAM 单元将数据存储为电荷，需要定期刷新以保留信息。 DRAM 提供高速数据访问，但与其他内存类型相比消耗更多电量。

b、 静态随机存取存储器 (SRAM)：一种易失性存储器技术，可提供快速的数据存取时间，且功耗比 DRAM 更低，但制造成本更高。 SRAM 通常用作微处理器以及其他高速、低功耗应用中的高速缓存。

c、NAND 闪存：一种非易失性存储技术，即使断电也能保留数据。 NAND Flash因其存储密度高、每比特成本低、读写速度快等特点，广泛应用于固态硬盘（SSD）、USB硬盘、存储卡等存储设备。


存储芯片的关键指标

在评估存储芯片性能时，应考虑几个指标以满足工程师的需求。 这些关键绩效指标包括：

a、 访问时间：指从存储芯片访问和检索数据所需的时间。 较低的访问时间代表较高的速度性能，对于需要快速数据检索的应用程序（例如计算、游戏和实时系统）至关重要。

b、 延迟：内存访问请求和实际数据传输之间的延迟。 较低的延迟有助于提高系统性能，特别是对于对延迟敏感的应用程序，例如实时系统和高性能计算。

c、读/写速度：代表存储芯片的数据传输速率。 更高的读写速度可实现更快的数据处理，对于数据存储、多媒体和数据流等应用至关重要。

d、容量：指存储芯片可以存储的数据量。 更大的容量可以存储和处理更多数据，这对于多媒体、数据库管理和大数据分析等存储密集型应用程序尤其重要。

e、功耗：存储芯片运行期间消耗的电量。 较低的功耗在任何应用中都是有利的，特别是对于便携式设备、电池供电的系统和节能设计。

f、 耐久性：存储芯片在性能下降之前可以承受的读/写周期数。 高耐用性对于写入密集型应用（例如 SSD 和其他存储设备）中使用的存储芯片至关重要。

g、 纠错码 (ECC)：存储芯片可能包含 ECC 功能，可以检测并纠正由噪声、信号衰减或其他因素导致的数据错误。 ECC 对于高可靠性应用至关重要，例如航空航天、医疗设备和关键任务系统。

存储芯片的性能对电子系统的整体性能起着重要作用。 工程师必须仔细考虑访问时间、延迟、读/写速度、容量、功耗、耐用性和 ECC 等多项性能指标，以确保选择合适的存储芯片并优化不同应用中的系统性能。 通过了解并考虑这些因素，工程师可以在设计稳健、高效和高性能的设备和系统时做出明智的决策。