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SSD主控芯片的未來戰場

時間:2022-6-21 11:39:00
摘要: 近期,SSD主控芯片的動态頻頻。憶芯流片高性能企業級PCIe4.0 SSD主控芯片STAR2000,該芯片基于12nm工藝,含50億晶體管;華存研發出國内首顆 PCIe5.0 SSD存儲主控芯片,預計 2022 年下半年量產。

随着中國企業級SSD市場不斷增長,企業級SSD無疑是繼消費級之後的又一條出路。

近期,SSD主控芯片的動态頻頻。憶芯流片高性能企業級PCIe4.0 SSD主控芯片STAR2000,該芯片基于12nm工藝,含50億晶體管;華存研發出國内首顆 PCIe5.0 SSD存儲主控芯片,預計 2022 年下半年量產。

而與此同時,全球第一大SSD主控芯片廠商慧榮尋求出售。在5月份,慧榮科技與MaxLinear共同宣布,由MaxLinear依約透過現金與股票交易的方式收購慧榮科技。

SSD主控芯片市場風雨欲來。

火熱的SSD主控芯片

回顧2021年SSD的主控市場,全球SSD主控芯片出貨量為4.19億顆,較2020年3.85億顆,年度增長8.83%。

在雲計算、數字經濟等需求的帶動下,服務器市場不斷擴張,随之帶來的是SSD越來越受到歡迎。中國企業級SSD呈現高增長态勢,根據預測2022、2023年中國企業級SSD市場規模同比增長37%、28%,于2025年達到489億元人民币。

作為SSD的三大件之一,主控芯片的作用不言而喻。SSD的主控芯片本質上是一顆小型處理器,主控芯片的好壞直接決定了固态硬盤的實際體驗和使用壽命,不同架構、核心晶體管數量的多少、頻率的高低都會影響主控的性能。

目前固态硬盤的主控主要分為兩大陣營:一類是各存儲原廠,諸如三星、Intel、美光等巨頭基于IDM生產模式生產,其中三星的主控自產自銷,基本不單獨出售主控。另一類是Fabless廠商,例如Marvell、慧榮及群聯電子。

從全球控制芯片市場來看,三星占據約45%的市場份額;慧榮科技、群聯電子、 Marvell等廠商,合計占據約40%的市場份額。

去年第三季度開始,半導體產業鏈瀕臨供應鏈斷裂與缺貨危機,各個大廠也在面臨產能危機問題。随着需求持續增加,某些渠道商與傳統產品代理商為了加速獲利開始囤貨,最終給整個產業帶來了巨大的沖擊。

但随着SSD主控芯片的需求劇增,相關主控芯片廠商業績也有所增加。慧榮科技總經理苟嘉章也曾表示:“主控芯片供貨的缺口很大,深圳的主力客戶們2021年的業績都比上一年成長了50%-100%。”

而今年開年,SSD閃存芯片價格下跌的同時,主控芯片卻宣布了漲價。國内SSD主控芯片企業得一微發布了漲價通知,宣布對旗下的嵌入式主控芯片漲價,而且漲幅一次就有50%。

SSD主控芯片玩家

2021年,海外SSD主控芯片廠商全球出貨量占比89.67%,本土SSD主控芯片廠商全球出貨量占比10.33%。随着市場需求的增加,國内SSD主控廠商正在大力崛起。目前大陸在做SSD控制器的廠商多達三四十家,從數量上看已經超越了美系、台系的品牌。這數十家的新興勢力加上中國台灣和美國等地方的廠商,毫無疑問,一場SSD主控争奪戰正式開打。

Marvell性能較好,一直是主控市場上性能的佼佼者,其SSD控制器基于NAND Edge LDPC引擎,支持在企業和超大規模數據中心環境中使用高性能和大容量的SSD,并兼容TLC、QLC和SLC存儲器,數據安全及數據糾錯能力領先。

慧榮和群聯是台系主控代表,慧榮是全球最大的NAND Flash控制芯片供應商,也是第一大SSD主控芯片出貨商,其主控以不錯的性能和低廉的價格為主要特點,整體較為平衡。群聯主控性價比好,中低端市場有優勢。

而大陸廠商中,得一微、國科微、華存、華瀾微、憶芯科技、聯芸科技、得瑞都是SSD主控廠商的一員。

國科微是國内SSD主控唯一一家通過國密國測雙認證、首個芯片級自主原創測評通過者。2015年,推出自主研發GK21系列SSD主控,已量產了四代。據其披露, SSD主控已與龍芯、鲲鵬、飛騰、麒麟等國產軟硬件平台實現全面适配,并以固态硬盤的形态在長城、聯想、曙光、浪潮、同方、百信等國内主流整機企業實現規模應用。

華瀾微電子是我國首顆SATA接口SSD主控芯片推出者。華瀾微已推出一系列的SSD主控芯片,涵蓋SATA接口和PCIe接口。官方信息披露,華瀾微SATA3 SSD控制器單月出貨突破30萬套。同時,華瀾微也擁有基于自家主控芯片的SSD解決方案,可提供給客戶采用。

憶芯科技由原Memblaze的芯片開發部拆分而成立,初始目标是設計高性能企業SSD控制器。最近憶芯科技集中發力企業級SSD主控芯片,其高端企業級PCIe Gen4 SSD主控芯片STAR2000即将推出。下一代PCIe Gen5的產品憶芯科技已經開始預研,DPU的應用在加速落地。

得一微在2019年全面進軍固态存儲主控市場,從消費級到企業級,從SATA到PCIe。其消費級產品主要是SATA SSD主控芯片,以及PCIe3主控芯片已經量產,明年會有企業級PCIe3產品上市。目前從得一微的規劃來看,消費級PCIe4研發已基本完成,企業級PCIe4和PCIe5產品也将同步進行研發。值得注意的是,在今年3月得一微開始IPO并完成上市輔導備案報告。

聯芸科技則是國内SSD主控的一個重要玩家。聯芸科技推出一系列PCIe接口固态硬盤(SSD)控制芯片和解決方案,其SSD控制芯片支持所有主要NAND Flash原廠的MLC、TLC及QLC NAND Flash,同時支持最先進的安全協議,支持SM2、SM3、SM4、AES256、SHA256、RSA2048加解密安全算法。PCIe接口SSD控制芯片可全面覆蓋消費級、工業級以及企業級應用SSD產品中,大幅度提升設備的可靠性、穩定性、性能和安全性。

去年國内本土SSD廠商主控芯片原廠出貨量快速增長,并被全球主流SSD模組和品牌廠商所接受。整體上看,國内的SSD主控芯片已可實現低端替代,并向中高端邁進。

SSD主控未來主戰場在哪

這些年SSD主控市場風雲變幻,美國公司是SSD主控行業的先驅,但是日漸衰落,随之而起的中國台灣公司憑借更好的性價比成為主流,同時大陸市場上也崛起了多家SSD主控廠商,正在成為SSD主控第三波的主戰場。

但是SSD随着NAND閃存正式進入3D制程發展,主控芯片的設計愈加復雜、門檻也越來越高。對相關新入者來說,這是一個挑戰。

PCIe接口SSD主控距離量產尚有距離

國產SATA接口SSD主控器已達到了國際先進水平,但在PCIe方面大陸仍有很長的一段路要走。盡管國内有多家國產SSD主控器廠商宣布推出研發PCIe接口SSD主控器,但實際量產仍然較少。SSD主控器研發的成功與否于是否能夠實現大規模量產并非同一件事。

華存電子今年宣布了自主研發出國内首顆PCIe5.0 SSD存儲控制芯片,并于4月底在台積電成功流片。但當時主要還處于樣品和小規模試產階段,要達到規模量產程度還需求較長路要走,華存也預計将于今年下半年投入量產。

SSD主控器研發技術難度更需要綜合考慮SSD主控器研發難度、與之适配的固件研發難度、大規模量產研發難度等整體難度。國產PCIE接口SSD主控器與國際先進水平相比還有較大的差距。

并且,SSD主控的量產還需要于不同廠商的NSND閃存顆粒進行搭配。SSD產業鏈中NAND原廠的話語權最高,不同廠商的NAND閃存顆粒特性差異較大,同一廠商NAND顆粒制程不同,產品差異性也非常大。而目前掌握NAND閃存顆粒核心技術的廠商中,三星、铠俠、美光、SK海力士、西部數據、英特爾這六家長期壟斷者全球95%以上的份額。實力非常小的國產SSD主控器廠商,很難獲得這些原廠支持,也就很難實現規模量產。

部分企業核心IP從國外授權/購買使用許可

如果從國產的角度看,國内目前的SSD控制器實際上并非“全國產”。即使是國產的控制器其中的核心IP也是從國外授權或者購買使用許可的。SSD主控芯片架構主要基于ARM架構,也有部分SSD廠家采用RISC架構。由于IP掌握在別人手中,因此,在成本上面沒有競争力,在技術演變發展方面也是被制約的。

總的來講,中國不缺芯,缺的是高端芯片的生產能力。眾所周知,芯片行業的發展需要長時間的創新研發積累。截止目前SSD主控器依舊是一款高技術門檻的集成電路芯片。随着國内創新大環境不斷活躍,中國SSD芯片行業也需要主動抓住市場優勢,利用政策、資金、人才等優勢,着力強化自身。國產化才是唯一出路。

當前,全球範圍内SSD主控制造能力仍集中在少數 IT 巨頭及芯片代工廠手中,國内廠商出產的主控更多集中于消費級產品,而企業級 SSD 主控主要由三星、英特爾、美光等國際巨頭壟斷。但随着中國企業級SSD市場不斷增長,企業級SSD無疑是繼消費級之後的又一條出路。

國產SSD主控芯片迎來新的戰場。