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SSD控制器厂商能做什么,来帮助国产存储实现突破?

时间:2021-11-02 作者:刘于苇 阅读:
过去十年,闪存(NAND Flash)技术发展迅猛。SSD十年以前仍是“小鲜肉”,现在基于PCIe 3.0技术的产品已经占据市场;今年1600兆闪存是销售主流,明年2400兆闪存就会出现在市场上。HDD的更新已经跟不上摩尔定律,而随着闪存价格的不断下降,SSD将在不管存量市场还是增量市场中越来越多地取代HDD……
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存储行业最令人着迷的一点,在于数据的不断累加。已有的数据需要保存,新数据也一直在产生,这样的数据累加是指数级别的,根据IDC的一组数据,全球的数据存储总量从2011年到2021年这十年间,实现了近60倍的增长。而在这所有的增长中,中国产生的数据占全球比例越来越高。

越来越多的数据需要越来越多的存储设备,表现在存储芯片上,根据世界半导体贸易协会和海关总署数据,中国国家存储半导体的进口值,占全球总产值的比重也在持续增加。

固态存储市场十年内的剧变

过去十年,闪存(NAND Flash)相关技术在快速推陈出新,10年前的SATA  SSD还是清新小鲜肉替换老旧的硬盘大哥,如今PCIe 3.0 SSD已经是飞入寻常百姓家,PCIe 4.0 各显神通,整装待发,PCIe 5.0 呼之欲出。NAND接口速度也在10年里增加了10倍不止,今年1600M的NAND已经规模发货,2400M的NAND已经箭在弦上。新的技术在推动行业发展的同时,也给了能真正创新的公司更为宽容的空间。“这些事实都发生在我们身边。HDD的更新跟不上摩尔定律,而随着闪存价格的不断下降,SSD将在不管存量市场还是增量市场中越来越多地取代HDD。” 英韧科技销售副总裁韩炳冬在日前举办的2021闪存峰会(CFMS)上接受《电子工程专辑》采访时表示,“随着中国在这个行业占的比重越来越大,产业重心正不断移向中国,行业趋势对于中国厂商来说越来越有利。”

英韧科技销售副总裁韩炳冬

在过去十年的中国市场上,固态存储市场的格局发生了巨大的变化。如果按照SSD组件三架马车——控制器、闪存和模组这三个类别来分析:

  • 十年前控制器厂商只有美系公司,中国台湾公司当时主营U盘、TF卡,2015年后台湾公司开始占领控制器市场,美系公司则开始逐渐退出。这两年开始,不管消费还是工业控制市场,出现了大量中国SSD控制器厂商。
  • 闪存原厂方面,2011年左右也是美日韩等国际厂商主导,产品以2D MLC为主;2015年产品升级到了3D TLC,但格局随着长江存储的奠基开始被打破;到近年来,长江存储不断推出产品,中国闪存市场的供应商也不断丰富。国际厂商不再垄断,原厂之间开放竞争的关系,也给整个行业的发展铺平了道路。
  • 另一个重要方向是模组,十年前市场上提供或出售的SSD,基本都是闪存原厂产品,再加上少数几个国际模组品牌。随着这十年来中国模组厂商不断在技术上的持续投入,产品端已经能和国外品牌抗衡,甚至在某些领域形成超越。从公司的规模上,明年开始也会陆续看到一些上市的中国存储品牌。

这样的改变,也符合半导体产业转移的大趋势,从欧美转移到日韩,再到中国台湾和大陆。究其原因还是产业跟随市场和创新重心在转移。近年来不管PC还是手机,对存储的需求越来越大,市场对SSD的需求也直线上升,闪存技术因此发展迅速,新技术的诞生推动了新需求,并且在数据大爆发和政府鼓励半导体行业的客观因素下,本土闪存和控制器厂商得以快速崛起。

“我们乐于见到长江存储这样有实力的本土NAND厂商,推出有竞争力的产品。” 韩炳冬说到,“因为国产NAND的成长,对于国产主控的发展是有益的。双方在合作上可以更密切,也更贴近国内市场的机会。”

SSD控制器国产化率低,但技术已赶上

此外,韩炳冬表示,在其他产业领域比如家电、通信网络、显示面板等,已经可以证明中国企业可以实现从跟随,到局部突破,再到全面突破的行业发展规律。存储产业也非常可能在整个产业链上形成全面突破。

那么作为一家SSD控制器厂商,英韧科技要如何从控制器赛道实现这个突破?英韧科技有什么过人之处?韩炳冬展示了一组测试数据,如下图所示,是英韧出货的主流PCIe 3.0和PCIe4.0产品跟某一线品牌的对比图。

从这个结果可以看出,英韧作为本土厂商,产品已经与国际先进水平持平,某些领域甚至有优势,产品发布时间上则更领先,这是本土厂商在高端存储控制器领域的第一次突破。韩炳冬表示,除了性能上领先,英韧产品已经在一家国际顶级数据中心获得认可,并且已经在一家一线PC OEM厂商产品中批量部署,其PCIe 3.0、4.0产品累计出货量快速攀升。“虽然成立仅四年多,但英韧目前已经量产5颗控制器方案,可以提供全场景的SSD控制器解决方案,从SATA到PCIe,从消费级到企业级场景全覆盖。”

这里的全场景覆盖指的是,从入门级电脑、工业控制,到主流电脑、工作站和游戏电脑,再到数据中心和企业级目标市场的覆盖;也包括各种硬件形态的覆盖,包括M.2 2230/2242/2280、EDSFF、U.2、BGA SSD、CF Express,都有芯片方案、参考设计,固件和完整的量产软件。

4年量产5颗芯片

英韧目前支持PCIe Gen3的产品有3颗,支持Gen4的有4颗,在最新的PCIe Gen5上也很快会有产品出来。对于Gen4和Gen5谁才是未来主流,韩炳冬表示,近两年的主流产品都会以Gen4为主,Gen5会随着未来客户的需求逐渐起量,“由于消费类产品普遍对价格敏感,所以预期未来几年还会以Gen4为主;Gen5的速率为32GT/s,是上一代两倍,对数据传输速率要求较高的高精尖应用会优先采用,但系统中包括主板、连接器等部件都需要重新设计。”

对于芯片行业来说,平均量产一颗芯片需要2年左右时间,而英韧四年多就量产5款芯片,并且做到提供全场景的SSD控制方案,可以想象这个速度背后团队的强大和高效的付出。此前英韧非常低调,将精力全部投入到研发上,很少对外宣传。英韧的第一款产品出来后,迅速收获了不少大客户——韩炳冬以公司的第一款产品举例,“我们第一个产品是PCIe 3.0产品,当时在比市场主流产品少一个CPU核的情况下,性能提高50%。回头看它的关键交付节点,与我们目标的规划误差从来没有差过一个礼拜,这也侧面印证了英韧工程师的能力。”

据悉,英韧科技成立于2017年,创始人,董事长兼首席执行官吴子宁毕业于清华电子系,随后在斯坦福大学读了硕士和博士,曾在美国芯片厂商美满电子(Marvell)工作17年,直至担任全球首席技术官(CTO)。吴子宁博士还拥有280多项技术专利,著有至今被奉为存储纠错算法经典的教科书。英韧创始团队的简历同样令人印象深刻,团队成员曾在东芝、美满、展讯等大厂任重要高管职位,拥有累计超过10亿颗芯片设计量产的经历。这样世界级的创始团队在业内的声望吸引了一大批在技术、市场等方面有丰富经验的国内外人才加盟,形成了一支全面掌握产品最新技术和市场最新动向的精明强干的员工队伍。谈到在控制器上实现超越,韩炳冬用了奥运会的口号来诠释标准:更高、更快、更强。

  1. 更高,是在行业里尽早采用先进工艺技术,例如在PCIe进入4.0时代时,英韧第一颗控制器量产用上了12nm工艺,读取速度达7400MB/S,很多友商同级别的产品还在28nm。当时评测网站表示,28nm工艺产品在信号频率提高时发热量比12nm大很多,直接影响SSD的整体速度。
  2. 更快,指的是推出产品节奏快。以英韧为例,2020年一年推出4颗SSD控制器,除了上述全球第一颗12nm量产商用SSD控制器外,今年8月还量产了全球第一颗NAND接口速率2400MT/s的Gen4控制器。
  3. 更强,指的是在LDPC引擎指标上引领行业,并且在芯片方案上面提供全流程交钥匙(Turn-key)量产方案。

小结

总结下来,韩炳冬认为要在存储产业上实现追甚至赶超,需要控制器、闪存及模组厂商共同的努力。三驾马车整合起来,引领这个行业产品技术发布的节奏,也可以面对国内广阔的市场,结合客户应用中已经有的痛点,形成独有的产品方案。在这个基础上,可以进一步扩展形成行业标准,在这个产业里拥有自己的话语权。

责编:Luffy Liu

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刘于苇
电子工程专辑(EETimes China)副主分析师。
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