随着长江存储在自主可控闪存技术上的不断突破,以及本土SSD主控芯片的崛起,半导体存储领域的国产替代正在快速发生。作为国产SSD主控芯片代表厂商之一的英韧科技,日起按联合国产头部存储器厂商推出了一款纯国产产品,行业传递了一个信息……

在2023年的第十三届电子信息产业标准推动会上,中国工程院院士倪光南表示,目前 HDD(机械硬盘)市场均被外企垄断,在 HDD 领域寻求突破异常困难,但“随着我国国产存储整机和闪存生产能力逐步提升,国产SSD(固态硬盘)取代进口 HDD时机已经到来。存储界的迅速推进,带来了以半导体存储取代机械存储的科技革命趋势。”

闪存(NAND Flash)和SSD均属于半导体存储范畴,闪存指的是存储介质,即闪存颗粒,SSD指的是存储设备。倪光南认为,在产业链上游,我国半导体存储生产 SSD 主控芯片和 DRAM 的光刻机工艺为 12-28nm,不需要用到 EUV 光刻机,因此在芯片和装备领域我国可以做到自主可控。

目前,我国数据中心中采用SSD的占比较低,国内存储市场中国产闪存的占比也还较低,未来发展空间都很大。倪光南院士表示,“政府的采购和招标中,不要把价格作为单一评标依据,应该优先选择SSD。目前国产存储的研发和生产能力已经有了长足发展,是时候让固态硬盘取代机械硬盘了。”

随着长江存储在自主可控闪存技术上的不断突破,以及本土SSD主控芯片的崛起,我们看到半导体存储领域的国产替代正在快速发生。今年1月,英韧科技官方宣布,推出面向企业级服务器和数据中心的首款全国产化企业级M.2系统盘“洞庭-B1” (Dongting-B1)系列,采用了自研主控+长江存储闪存+长鑫存储DDR。

作为国产SSD主控芯片代表厂商之一的英韧科技,联合国产头部存储器厂商推出这款纯国产产品,给行业传递了一个什么信息?全国产自主可控的SSD产品当前的市场影响力和未来发展趋势如何?在日前举办的中国闪存市场峰会(CFMS | MemoryS 2024)上,《电子工程专辑》等媒体采访了英韧科技销售副总裁韩炳冬,从国产主控供应商的角度,分析了当前SSD领域的技术发展和市场趋势。

英韧科技销售副总裁韩炳冬

国产SSD的机会来了

据介绍,洞庭-B1是一款低延迟、高性能、更具安全性的M.2 NVMe SSD,采用PCIe 4.0 x 4接口,提供480GB、960GB两种容量。搭配英韧科技自研国产主控芯片,长江存储eTLC闪存和长鑫存储DDR,典型应用场景为数据中心和企业级内置系统盘。其主要特点为:

  • 面向服务器启动工作负载的NVMe
  • 针对应用优化的存储容量(480GB-960GB)可以降低成本
  • 板载断电保护(PLP)
  • 自加密硬盘(SED)
  • 支持硬盘安全启动和用户身份认证
  • 数据端对端保护

英韧科技表示,洞庭-B1系列的性能与特性高度契合当前规模日益增长的企业级系统盘要求,解决了当前服务器和数据中心系统盘“不上不下”的尴尬困境。

谈到这款产品推出的初衷,韩炳冬表示,英韧科技一直以全球视野开发产品,所以在产品定义时会考虑到整个市场的主航道,尽量去覆盖主流应用。“洞庭-B1面向服务器启动盘市场,是因为启动盘当前有集约化、小型化的技术趋势,用户一方面希望启动盘体积够小,带来空间的优化,同时又希望能保持企业级SSD的稳定和可靠。”

从目前市场表现来看,洞庭-B1除了在稳定性和功耗上表现优秀外,国产化带来的成本优势也很有竞争力。推出这款产品另一个主要目的,是解决部分客户对自主可控、可持续供应的担忧。而就英韧科技本身,也有和其他国际闪存原厂合作,所生产的类似产品供应给其他的不同场景、客户使用。

站在主控厂商的角度,韩炳冬认为国产消费级SSD品牌已经有占据一定的市场份额,并且具有一定的影响力。“在国内的优势是可以更紧密地了解客户的需求,提供更加贴近的服务。从产品性能的角度,我觉得一些国货在某些方面甚至跟国际一线品牌不相上下,甚至有了超越的趋势。但在品牌影响力和客户接受度方面,国产品牌SSD和国际大牌之间还有一定差距,这是需要大家一起努力的地方。”

今年“两会”的《政府工作报告》中,国货“潮品”作为新的消费增长点被列入2024年扩大国内需求的重要内容之一。近年,以“90后”“00后”为代表的青年群体对“国潮”产品购买力有所提升。性价比、品质、颜值、文化自信……是他们对“国潮”趋之若鹜的原因,同时,也让我们看到“中国智造”华丽转型的显著成果。

国潮品牌概念的兴起,让时下的年轻人对国产SSD的接受度更高了。但从全球化角度,英韧科技也意识到SSD或闪存行业是一个全球化、充分竞争的行业。韩炳冬认为在这个行业中,不应固步自封或自我设限,“着眼于客户需求,提供更快、更好、更有竞争力的方案才是我们的初衷。”

英韧科技本身也立足于国内,放眼全球,积极拓展海外市场。“我们其实在成立之初,就积极跟国内外原厂展开合作。从我们目前合作的过程来看,国产闪存颗粒不管从产品性能还是稳定性上,已经完全可以跟国际一流厂商站在同一个水平线上,因此我们认为在一定领域内实现国产替代是完全可行的。”韩炳冬说道,这是一个长跑的赛道,在这个过程中只有更加贴近客户需求,不断把产品性能和功耗做得更好,成本更有竞争力,才能让客户接受度越来越高。

新品发布

2023年三季度,英韧科技正式量产企业级PCIe 5.0 SSD控制器YR S900,这也是首款量产的PCIe 5.0企业级国产主控,基于开源RISC-V架构,保证IP安全,支持主流NAND,可配置16、18通道,高度适配长江存储颗粒。

YR S900采用4通道PCIe 5.0接口,支持NVMe 2.0,采用多核CPU并行的命令处理方式。根据官方测试,YR S900顺序读取速度高达14GB/s、顺序写入速度高达12GB/s、4K随机读速度3.5M IOPs、4K随机写速度2.5M IOPs。

在闪存峰会期间,英韧科技又结合今年的市场情况,发布了消费级PCIe 5.0主控方案YR S820,也是其第九款量产主控。资料显示,YR S820支持4通道PCIe 5.0标准的接口,配备了8个NAND闪存通道,支持NVMe 2.0协议,接口传输率达2667MT/s,可搭配3D TLC/QLC NAND闪存,最高支持8TB容量。其提供了14GB/s的顺序读取速度,以及12GB/s的顺序写入速度,随机读取和随机写入分别达到了2000K IOPs和1500K IOPs。

据韩炳冬介绍,YR S820不仅在性能上刷新了整个行业的标杆,同时也因为采用RISC-V开放架构,实现了“IP中立”,可以保障客户在外部环境变化的时候的持续供应。

此外英韧科技还展示了企业级PCIe 4.0启动盘,以及面向数据中心主流市场的PCIe 4.0和SATA方案,包括PCIe 4.0和QLC结合的成本优化SSD方案。

据透露,英韧科技的最新企业级控制器中除了集成多种数据加密和保护机制外,还内嵌了一颗AI处理器,运用算法帮助客户实现数据的能力分层。在数据中心领域让客户体验到性能更好、容量更大的国产方案。

“今年我们会正式量产消费级的旗舰PCIe 5.0方案。”韩炳冬说道,“从英韧自己的实验室数据和市场的反馈来看,会进一步推高消费级PCIe 5.0 SSD的性能边界。”这款方案目前采用英韧控制器,搭载长江存储最新的TLC NAND Flash。

成立之初,英韧最开始布局的是消费级产品,“因为我们认为在消费级市场如果能提供性价比较好的产品,品牌会更快被市场接受。实际结果也证明了我们当时的选择是正确的。”韩炳冬表示,公司当年的PCIe 3.0到4.0产品均获得了成功,于是开始在消费级的基础上布局企业级。

企业级SSD市场无论从需求量还是五年复合增长率来看,都是一个更大蓝海。尤其是国内企业级SSD市场90%以上的市场份额还由国外品牌占据,对于国产品牌来说是非常大的机会。因此英韧在产品布局上坚持“两条腿走路”,在消费级持续不断推出新方案,同时在企业级市场积极推出数据中心相关方案。

PCIe 5.0迎来爆发

PCIe 6.0的产品预计将在2024年开始商用,同时7.0标准也已发布。作为最早商用PCIe 5.0产品的国产厂商之一,面对标准的快速更迭,英韧科技也有自己的节奏。

“我们一直把自己定位为SSD技术创新的领导者。过去几年我们推出新品的节奏,也在从PCIe 3.0到5.0的每个层面上给市场或客户带来创新。”韩炳冬表示,预计在今年年中,英韧科技会推出PCIe 5.0的SSD方案,同时PCIe 4.0和SATA方案也将因应数据中心当前的主流需求继续规模出货。

从2023年四季度开始起,整个存储市场的行情发生了反转,上游颗粒资源的价格上涨,导致SSD成本也不断上涨。在这种情况下英韧发现了很多细分的新应用场景,比如读取密集型和部分读写混合型业务,对于写入次数要求并不高,这个时候PCIe 4.0加QLC的SSD方案给成本上带来更大的帮助的同时,也能让容量增长得比较快。

PCIe 5.0目前也在AI或智能服务器等高端场景上大规模部署,整体看数据中心的增长将长期保持稳定。所以韩炳冬认为传统的SATA或PCIe 4.0方案也会继续增长。同时PCIe 5.0的优势会令其在高端场景快速落地,形成规模化、批量化出货。至于PCIe 6.0以及7.0的标准,英韧科技也在关注,并做了很多前沿的预研,和行业头部客户就具体产品问题保持密切沟通。

回到SSD这个具体的品类,韩炳冬认为用户选择的并不是简单一个接口标准,而是通过接口速度取匹配相应的应用。虽然标准的提升带来了接口速度的提升,但需要考虑应用场景和后端适配具体需求,“创新不仅仅是推出最新标准的产品,还包括怎么样用更新的方法把吞吐量提升,让用户有更好的体验。我们目前拥有足够的技术储备,从过去几年推出产品的节奏来看,都能比较准确地把握住市场契机。所以未来英韧的策略还是脚踏实地,根据市场需求来推出我们的产品。”

积极与不同CPU厂商适配,营造生态

除了与国产存储器芯片适配,英韧科技还在不久前宣布,旗下洞庭系列企业级SSD,已经完成与兆芯全系x86处理器的适配,功能、性能、兼容性、可靠性、稳定性均可满足用户需求,因此获得产品兼容互认证明。

谈到这背后的意义,韩炳冬表示,控制器相当于SSD的大脑,其稳定性和兼容性极其重要。在开发一款SSD的过程中,需要与国内外原厂合作,更加详细深入地了解这款闪存或DRAM,方便在设计阶段挖掘其性能并让产品更稳定。

与CPU厂商合作也是同理,据悉英韧科技已经与国内的兆芯、飞腾、龙芯,以及海外的intel、AMD等CPU厂商进行了广泛的产品基础验证,并通过了他们的认证测试。虽说SSD厂商用的都是同样的接口标准,但在特别复杂的应用场景下,一些细微的差别也可能导致产品的兼容性问题。尽早与存储原厂或CPU原厂上下游去做认证和兼容性测试,可以保证SSD方案在设计阶段就留出来足够的裕量。

本身主控产品的架构选择上,英韧去年三季度发布的RISC-V架构产品也受到了市场关注,对此韩炳冬表示,“RISC-V的功耗和开放性会比较好一点,当然Arm也在不断的进步。”目前来看在PCIe 5.0方案上面采用RISC-V,从整体上帮助提升了SSD控制器的性能。

“至于成本,如果出货达到一定规模,IP成本其实影响并不大。大家更多关注的还是产品竞争力,例如性能功耗、架构的开放性以及和整个生态体系的融合。”韩炳冬指出,技术储备上英韧会保持开放态度,以产品竞争力为前提,再以生态发展和大环境变化作为考量。具体到控制器架构上,公司除了布局RISC-V,也会沿用Arm的指令集架构。

新的增长点?

AI是当前各种科技话题里面,大家谈的最多的。英韧科技同样密切关注AI行业,“AI对整个产业结构的影响,现在才刚刚开始。有人认为AI可能是第四次科技革命的驱动力,我们在这方面的也进行了高速接口和架构方面的技术积累。”韩炳冬认为,至少目前可以明确的需求是,AI对存储资源池架构会提出更高的要求,同时要有更低的成本。

对整个存储行业来说,AI PC、AI手机以及数据中心是最大的新兴机会。国内厂商如果可以精诚合作,可以在新标准制定或新应用场景上取得一些领先。英韧科技也希望致力于AI领域的同行能一起交流讨论,实现更适合AI的整体方案,因为存储毕竟是只是其中的一个部分。

此外,韩炳冬认为,找到新增长点的底层逻辑是技术创新,技术的发展推动着存储行业不断往前发展。从接口技术的演进到 AI,无不对存储行业产生深刻影响,因此整个存储行业面对的需求也是不断变化的。“这种情况下,我们结合客户的资源配置,利用差异化、定制化的方式帮助他们实现资源价值的最大化。”

例如在一些场景或特别细化的领域中,一些客户可能认为投入研发资源并不是最优选择,那么采取ODM方式,英韧科技可以在短期内可以快速提升客户的市场占有率,或是实现产品线的补充。客户方面则可以集中精力在市场渠道或品牌运作上。

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