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SSD主控芯片的未来战场
2022-06-21   半导体产业纵横


  随着中国企业级SSD市场不断增长,企业级SSD无疑是继消费级之后的又一条出路。

  近期,SSD主控芯片的动态频频。忆芯流片高性能企业级PCIe4.0SSD主控芯片STAR2000,该芯片基于12nm工艺,含50亿晶体管;华存研发出国内首颗PCIe5.0SSD存储主控芯片,预计2022年下半年量产。

  而与此同时,全球第一大SSD主控芯片厂商慧荣寻求出售。在5月份,慧荣科技与MaxLinear共同宣布,由MaxLinear依约透过现金与股票交易的方式收购慧荣科技。

  SSD主控芯片市场风雨欲来。

  火热的SSD主控芯片

  回顾2021年SSD的主控市场,全球SSD主控芯片出货量为4.19亿颗,较2020年3.85亿颗,年度增长8.83%。

  在云计算、数字经济等需求的带动下,服务器市场不断扩张,随之带来的是SSD越来越受到欢迎。中国企业级SSD呈现高增长态势,根据预测2022、2023年中国企业级SSD市场规模同比增长37%、28%,于2025年达到489亿元人民币。

  作为SSD的三大件之一,主控芯片的作用不言而喻。SSD的主控芯片本质上是一颗小型处理器,主控芯片的好坏直接决定了固态硬盘的实际体验和使用寿命,不同架构、核心晶体管数量的多少、频率的高低都会影响主控的性能。

  目前固态硬盘的主控主要分为两大阵营:一类是各存储原厂,诸如三星、Intel、美光等巨头基于IDM生产模式生产,其中三星的主控自产自销,基本不单独出售主控。另一类是Fabless厂商,例如Marvell、慧荣及群联电子。

  从全球控制芯片市场来看,三星占据约45%的市场份额;慧荣科技、群联电子、Marvell等厂商,合计占据约40%的市场份额。

  去年第三季度开始,半导体产业链濒临供应链断裂与缺货危机,各个大厂也在面临产能危机问题。随着需求持续增加,某些渠道商与传统产品代理商为了加速获利开始囤货,最终给整个产业带来了巨大的冲击。

  但随着SSD主控芯片的需求剧增,相关主控芯片厂商业绩也有所增加。慧荣科技总经理苟嘉章也曾表示:“主控芯片供货的缺口很大,深圳的主力客户们2021年的业绩都比上一年成长了50%-100%。”

  而今年开年,SSD闪存芯片价格下跌的同时,主控芯片却宣布了涨价。国内SSD主控芯片企业得一微发布了涨价通知,宣布对旗下的嵌入式主控芯片涨价,而且涨幅一次就有50%。

  SSD主控芯片玩家

  2021年,海外SSD主控芯片厂商全球出货量占比89.67%,本土SSD主控芯片厂商全球出货量占比10.33%。随着市场需求的增加,国内SSD主控厂商正在大力崛起。目前大陆在做SSD控制器的厂商多达三四十家,从数量上看已经超越了美系、台系的品牌。这数十家的新兴势力加上中国台湾和美国等地方的厂商,毫无疑问,一场SSD主控争夺战正式开打。

  Marvell性能较好,一直是主控市场上性能的佼佼者,其SSD控制器基于NANDEdgeLDPC引擎,支持在企业和超大规模数据中心环境中使用高性能和大容量的SSD,并兼容TLC、QLC和SLC存储器,数据安全及数据纠错能力领先。

  慧荣和群联是台系主控代表,慧荣是全球最大的NANDFlash控制芯片供应商,也是第一大SSD主控芯片出货商,其主控以不错的性能和低廉的价格为主要特点,整体较为平衡。群联主控性价比好,中低端市场有优势。

  而大陆厂商中,得一微、国科微、华存、华澜微、忆芯科技、联芸科技、得瑞都是SSD主控厂商的一员。

  国科微是国内SSD主控唯一一家通过国密国测双认证、首个芯片级自主原创测评通过者。2015年,推出自主研发GK21系列SSD主控,已量产了四代。据其披露,SSD主控已与龙芯、鲲鹏、飞腾、麒麟等国产软硬件平台实现全面适配,并以固态硬盘的形态在长城、联想、曙光、浪潮、同方、百信等国内主流整机企业实现规模应用。

  华澜微电子是我国首颗SATA接口SSD主控芯片推出者。华澜微已推出一系列的SSD主控芯片,涵盖SATA接口和PCIe接口。官方信息披露,华澜微SATA3SSD控制器单月出货突破30万套。同时,华澜微也拥有基于自家主控芯片的SSD解决方案,可提供给客户采用。

  忆芯科技由原Memblaze的芯片开发部拆分而成立,初始目标是设计高性能企业SSD控制器。最近忆芯科技集中发力企业级SSD主控芯片,其高端企业级PCIeGen4SSD主控芯片STAR2000即将推出。下一代PCIeGen5的产品忆芯科技已经开始预研,DPU的应用在加速落地。

  得一微在2019年全面进军固态存储主控市场,从消费级到企业级,从SATA到PCIe。其消费级产品主要是SATASSD主控芯片,以及PCIe3主控芯片已经量产,明年会有企业级PCIe3产品上市。目前从得一微的规划来看,消费级PCIe4研发已基本完成,企业级PCIe4和PCIe5产品也将同步进行研发。值得注意的是,在今年3月得一微开始IPO并完成上市辅导备案报告。

  联芸科技则是国内SSD主控的一个重要玩家。联芸科技推出一系列PCIe接口固态硬盘(SSD)控制芯片和解决方案,其SSD控制芯片支持所有主要NANDFlash原厂的MLC、TLC及QLCNANDFlash,同时支持最先进的安全协议,支持SM2、SM3、SM4、AES256、SHA256、RSA2048加解密安全算法。PCIe接口SSD控制芯片可全面覆盖消费级、工业级以及企业级应用SSD产品中,大幅度提升设备的可靠性、稳定性、性能和安全性。

  去年国内本土SSD厂商主控芯片原厂出货量快速增长,并被全球主流SSD模组和品牌厂商所接受。整体上看,国内的SSD主控芯片已可实现低端替代,并向中高端迈进。

  SSD主控未来主战场在哪

  这些年SSD主控市场风云变幻,美国公司是SSD主控行业的先驱,但是日渐衰落,随之而起的中国台湾公司凭借更好的性价比成为主流,同时大陆市场上也崛起了多家SSD主控厂商,正在成为SSD主控第三波的主战场。

  但是SSD随着NAND闪存正式进入3D制程发展,主控芯片的设计愈加复杂、门槛也越来越高。对相关新入者来说,这是一个挑战。

  PCIe接口SSD主控距离量产尚有距离

  国产SATA接口SSD主控器已达到了国际先进水平,但在PCIe方面大陆仍有很长的一段路要走。尽管国内有多家国产SSD主控器厂商宣布推出研发PCIe接口SSD主控器,但实际量产仍然较少。SSD主控器研发的成功与否于是否能够实现大规模量产并非同一件事。

  华存电子今年宣布了自主研发出国内首颗PCIe5.0SSD存储控制芯片,并于4月底在台积电成功流片。但当时主要还处于样品和小规模试产阶段,要达到规模量产程度还需求较长路要走,华存也预计将于今年下半年投入量产。

  SSD主控器研发技术难度更需要综合考虑SSD主控器研发难度、与之适配的固件研发难度、大规模量产研发难度等整体难度。国产PCIE接口SSD主控器与国际先进水平相比还有较大的差距。

  并且,SSD主控的量产还需要于不同厂商的NSND闪存颗粒进行搭配。SSD产业链中NAND原厂的话语权最高,不同厂商的NAND闪存颗粒特性差异较大,同一厂商NAND颗粒制程不同,产品差异性也非常大。而目前掌握NAND闪存颗粒核心技术的厂商中,三星、铠侠、美光、SK海力士、西部数据、英特尔这六家长期垄断者全球95%以上的份额。实力非常小的国产SSD主控器厂商,很难获得这些原厂支持,也就很难实现规模量产。

  部分企业核心IP从国外授权/购买使用许可

  如果从国产的角度看,国内目前的SSD控制器实际上并非“全国产”。即使是国产的控制器其中的核心IP也是从国外授权或者购买使用许可的。SSD主控芯片架构主要基于ARM架构,也有部分SSD厂家采用RISC架构。由于IP掌握在别人手中,因此,在成本上面没有竞争力,在技术演变发展方面也是被制约的。

  总的来讲,中国不缺芯,缺的是高端芯片的生产能力。众所周知,芯片行业的发展需要长时间的创新研发积累。截止目前SSD主控器依旧是一款高技术门槛的集成电路芯片。随着国内创新大环境不断活跃,中国SSD芯片行业也需要主动抓住市场优势,利用政策、资金、人才等优势,着力强化自身。国产化才是唯一出路。

  当前,全球范围内SSD主控制造能力仍集中在少数IT巨头及芯片代工厂手中,国内厂商出产的主控更多集中于消费级产品,而企业级SSD主控主要由三星、英特尔、美光等国际巨头垄断。但随着中国企业级SSD市场不断增长,企业级SSD无疑是继消费级之后的又一条出路。

  国产SSD主控芯片迎来新的战场。

  

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