小米 14 魔改手机存储芯片遭质疑，一文科普修改 OP 背后的逻辑

2023-11-01 22:16TechWeb - 新喀鸦

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。

关于 OP 缩小的代价

先简单说一个结论：在其它条件大致等同（比如相同的固件或者读写策略）的情况下，OP 越大，性能和耐久性越好。不过缺点就是可用容量会相对少一些。

以金士顿这几款固态硬盘为例，我们不难发现当 OP 比例变大时，4K 写入性能和耐久性得到了显著提高。

关于提升性能方面：由于每个 NAND 闪存模片都由多个块组成，而每个块又包含多个页。NAND 闪存可以在页级上读写，但是只能在块级上擦除。

如果需要修改或擦除块中已编写页上的单页，那么首先必须将包含多个页的整个块内容读取到暂时存储器，然后擦除，之后才可以将新块内容编写到相同的块地址中。

只有在页已经处于空白状态时，才无需经过这种乏味的读取-修改-写入循环，而将页直接写入 NAND 闪存中的块。通过预留空间保证大量块处于空白和保留状态有助于保持性能的一致性，尤其是在展现出最高写入放大率 (WAF) 的随机写入情况下。

关于提升耐久性方面：首先由于每个 NAND 闪存芯片都具有有限的使用寿命，具体取决于其程序和擦除耐久性 (P / E)，这一特性是由 NAND 闪存制造商的制造过程决定的，因为在 NAND 闪存芯片上执行的每一个程序或擦除操作都会消耗芯片可靠存储电荷的能力，从而会对数据完整性造成威胁。

而当闪存中的某一块寿命用尽的时候就需要从 OP 里找出一块来进行替换。OP 越大，可以替换的块也就越多，耐久性也就越好。当 OP 用尽时，那整个硬盘也就离报废不远了。（这种时候有些固态硬盘会禁止写入操作）

取巧的“穷办法”

关于这次小米公布的“Xiaomi Ultra Space 存储扩容”的技术，其实可以评价为一种取巧的“穷办法”。

对于任何一块 256GB 容量的手机来说，如果容量不够用怎么办？最直接的办法其实就是买 512GB 版本的手机，这样容量直接翻倍。不过缺点就在于要加钱。

对于 OP 比例来说其实也是类似。很多企业级固态硬盘 OP 比例都很高，不过代价就是为了交付给客户同样的容量，需要更多、更大容量的闪存芯片才能实现。而要用更多、更大容量的闪存芯片还是得加钱。

因此小米的这项扩容技术其实是在不加钱的基础上，保证硬盘寿命够用的情况下，额外“开发”出来一部分容量。