固态硬盘恢复专题三

SSD主控是一个技术深度和市场广度都很大的芯片产品。SSD发展初期主控芯片玩家较少，原因是设计和生产一款新的芯片的要求和门槛较高。如今由于SSD的蓬勃发展，配套的主控厂商看到了发展前景和利润空间，纷纷切入这个产品，SSD主控初创公司如雨后春笋般出现。

Marvell是全球排名第一的HDD和SSD主控芯片供应商。2007年开始在SSD控制器领域进行布局，于2008年推出第一代SATA SSD产品Davinci。作为SSD主控领域的老大，Marvell的SSD产品线非常完善，覆盖了高中低端市场，产品形态上包括了SOC、ASIC及CSSP。
Marvell目前的主力产品包括主攻PC市场的SATA系列Dean（88SS1074），主攻PC、数据中心、云端市场的PCIe系列Eldora（88SS1093/88SS1092），还有针对入门级零售市场、享有创新DRAMless设计的Artemis系列（88NV1120/88NV1160）。
Marvell公司现在拥有超过1400项存储专利（还有大约200项专利正在申请）的强大知识产权组合。凭借在HDD领域二十多年的产品经验，Marvell在低功耗、高性能设计、封装、先进制程方面有了很多的积累。Marvell的主控技术均领先竞争对手两到三代（见图2-10）。无论是2D/3D MLC还是2D/3D TLC，也无论是SATA还是PCIe接口形式，Marvell都颇有建树。且Marvell与客户的关系好，合作伙伴包括金士顿、LiteOn、Micron、Toshiba、Seagate、Sandisk、江波龙、联想等国际国内大厂，持续引领着行业技术的变革与创新。

三星的主控基本上都是三星自己的SSD在用，830系列使用是MCX主控，而840及840Pro使用的则是MDX主控，850Pro/840EVO用的是MEX主控，850EVO 500GB以下的和750EVO用的是MGX主控，650用的是MFX主控，MCX是200MHz的三核ARM 9核心，缓存容量256MB；MDX的核心则换成300MHz的三核Coretex-R4处理器，缓存容量512MB；MEX则是把频率提升至400MHz，并且加入了TurboWrite技术的支持，缓存容量1GB。至于MGX和MFX主控，目前可以知道的是MGX是一个双核主控，而且三星优化了低容量下的随机性能；而MFX可能是一颗4通道主控。

常见的台系主控包括智微（JMicron）、慧荣（Silicon Motion）和群联（Phison）三家公司的主控。它们成本低廉，相当受SSD厂家欢迎，现在有相当多的SSD在用这三家的主控。不过近年来，JMicron的产品已经渐渐淡出市场了，这里着重介绍慧荣和群联两家的主控。

慧荣科技（SMI）为全球闪存控制芯片及专业射频IC的市场先驱及技术领导者，慧荣从2000年开始提供记忆卡用的闪存控制芯片，一路走来，从CF、SD、USB，到进入手机用的嵌入式内存芯片eMMC/UFS及固态硬盘主控芯片，在每个领域都可说是闪存主控芯片的龙头厂商，至今已经出货超过50亿颗闪存控制芯片及超过1亿颗SSD固态硬盘主控芯片。
SMI长期与全球主要闪存大厂合作，无论是Samsung、Toshiba、WD/Sandisk、SKhynix、Micron还是Intel，SMI都为其提供了全面性主控芯片解决方案。借由与闪存大厂的合作关系，SMI可以在更早期以主控厂商的身份提供、回馈给闪存厂商技术方案，可以提前了解NAND的发展趋势，从而及早设计对应的主控及固件。近年来，英特尔消费性SSD也开始全面使用SMI的主控芯片，这证明SMI的SSD主控芯片质量是世界一流水平的。近期Crucial所发表的MX500即是采用SMI的SM2258H主控芯片，其上搭配了Micron 64层的TLC，证明SMI这几年SSD的领先技术已经获得国际大厂与消费者的认同。

慧荣提供一系列固态硬盘主控芯片（见图2-13），支持所有主要闪存大厂的MLC、TLC及SLC闪存，其应用范畴囊括个人计算机、消费性电子品、工业计算机与其他相关应用；同时支持最先进的安全协议；支持AES 128/256、TCG Opal Full-Drive等加密机制

SMI凭借着多年来开发闪存相关主控技术的积累，在SSD主控上面发展出几项竞争优势：
·客制化的交匙（Turnkey）方案：SMI在固态硬盘主控芯片上的主要优势在于，能够提供从主控芯片到固件方案，再到电路板设计、闪存颗粒的配对等一整套固态硬盘的解决方案，还能够根据采购厂商的个性化需求进行定制化的服务。慧荣提供的一站式服务，能够充分发挥主控芯片与固件方案紧密结合的优势，实现最大效能与最小功耗。
·NANDExtend专家ECC纠错方案：NANDExtend是SMI结合LDPC及多项SMI专利的纠错技术，可延长闪存使用寿命高达3倍。NANDExtend可以应用于MLC、TLC及QLC等不同存闪。SMI从2009年就开始致力于LDPC纠错技术，并且多次在国际会议上发布相关技术，目前已开发至第四代的LDPC纠错技术。
·自制的物理层（Physical layer，PHY）接口技术：SATA与PCIe SSD都需要用物理层来传输数据，有了自制的PHY，才能快速跟未来新的接口接轨并使用更新的半导体制程技术。从产品路线图上来看，SMI在2018年发表的PCIe Gen3x4SSD主控上面已经全面转向28nm，PCIe Gen 4更会使用12nm，是目前能看到的第一个会使用12nm的SSD主控厂商。
慧荣虽然在SSD起步比其他主控公司来得晚，但凭借过去多年在各类闪存主控上的技术开发积累，这三年来在SSD方面飞快成长，一站式的方案更帮助了国内外许多自有品牌SSD制造商快速向终端市场推出极具技术竞争力的产品。除了原本的SATA SSD主控外，2017年更一次推出三颗第二代PCIe Gen3x4的主控芯片。2017年在深圳举行的闪存市场高峰会上，SMI也表示除了消费性SSD以外，他们也即将进军企业级的SSD主控以及软件定义存储（Software Defined Storage）的市场，持续扩大他们在固态存储方面的影响力。

群联电子于2000年11月成立。从提供全球首颗单芯片U盘控制芯片起家，群联目前已经成为U盘、SD存储卡、eMMC、UFS、PATA与SATA固态硬盘等控制芯片领域的领头者。群联是ONFI（Open NAND Flash Interface）的创始人之一，同时也是SD协会的董事。群联主控，因其中流的产品性能、低廉的价格以及全面的服务，和慧荣主控一样，深受中小厂商的追捧，也成为大牌厂商入门级产品的首选方案之一。

以上与控制器相关的信息来自群联官网：http://www.phison.com

固态硬盘市场近几年红得发紫，品牌商、代工厂、芯片设计公司各显神通，都期望在这个市场分一杯羹。那我们就来捋一捋国内其他地区自主SSD芯片设计公司，看谁有可能闯出一片天地。
海思毫无疑问是很强的，不过它的芯片只给华为用，所以就不列为讨论对象。剩下的就是记忆科技、湖南国科微、杭州华澜微；其他还有很多正在做的，但应该还没有做出正式芯片。
记忆靠着联想的关系，在内存市场做大，看到SSD在PC市场有前景，很早就切入到SSD领域。记忆理想远大，所以组建团队做SSD芯片。切入的时间点很好，同时经过四五年的努力，已经出了一款SATA控制器，性能还不错，可靠性若可以再完善，那么就有希望把主控用在自己的SSD上。拥有自己的主控后就具备了和其他主控讨价还价的能力，海思在早期就是华为用来和外资芯片议价的工具。
国科微在2016年1月发布了首款主控GK2101，其采用40nm工艺，支持SATA/NVMe/AHCI、8通道闪存和LDPC，这算是比较领先的了。尽管PCIe只有GEN2X4，不过相信他们下一代很快就会赶上。据说已经有客户开始测试，估计不久就可以实现量产。想当初，国科微在卫星芯片市场杀出重围，赚到第一桶金，在安防监控市场表现也不错，又有大基金加持，成功IPO上市。国科微通过第一代SSD主控在市场学到一些经验，若能把一些欠缺的技术补强，还是大有可为的。
华澜微最开始是做SD/MMC和U盘控制器的，在2016年年初收购了晶量半导体，所以也拥有了桥接芯片产品线。其在接口方面的竞争优势比较大，但目前看到的PCIe产品还是GEN2。可能是为了充分发挥自己桥接的优势，他们的主控和一般主控不同，采用类似桥接的方式，通过SATA转eMMC等来拼成一个SSD，这样主控就不需要FTL，开发难度会降低。不过鱼与熊掌不可兼得，拼接也有可能会影响性能和寿命。但是也不是什么大问题，毕竟性能可通过上层算法优化，而且一般来讲，用户对性能要求并不是非常高；寿命可以通过RAID方式来补强，只要控制好整体成本就是好方案。

前面讲的都已经做出了产品的厂商，后面就讲讲正在做产品的厂商。虽说先发制人，但是芯片设计是马拉松竞赛，后发未必制于人，还有可能少走一些弯路。
2016年12月27日，北京得瑞领新科技有限公司（DERA）宣布推出自主研发的TAI控制器。支持NVMe 1.2标准及PCIe 3.0接口，4KB随机写IOPS可以达到500k，而4KB随机读更是可以达到1250k IOPS，顺序写读分别为4.5GB/s和5.1GB/s。目前已经成功流片，估计正在把产品弄稳定。DERA团队人数不多，但是不少核心成员来自最早做SSD的SST公司，有多年的SSD主控经历，所以能在这么短的时间内设计出一款高性能SSD主控。
忆芯（Starblaze）这个名字可能很多人不熟悉，但是说起Memblaze，大家就都知道了。忆芯团队核心成员来自Memblaze，2017年年初独立为忆芯，第一颗测试芯片回来立马就完成了A轮，说明大家还是比较看好他们的前景的。
浪潮和山东华芯半导体专注安全固态硬盘，他们的SATA SSD控制器已经通过国家密码局芯片测试。研发团队由有硅谷背景的资深技术专家掌舵，相信会大有可为。
在安全存储领域，北京的中勍科技有限公司也推出了SSD控制芯片，支持AES 128/256、TCG Opal Full-Drive等加密机制。
Greenliant是由原SST（冠捷半导体）创始人Bing Yeh创立的一家快速成长的存储芯片、系统和方案提供商。公司前身为SST，其核心技术员工及管理层均来自SST的研发和市场部门。SST在2000年开始做BGA SSD，2010年把SSD业务卖给Greenliant，同年，Microchip收购SST。
硅格，成立于2007年，在闪存存储领域摸爬滚打近十年，也算是小有成绩。在2017年深圳举行的中国闪存市场峰会上，硅格半导体总经理吴大畏先生表示，10多年来，硅格累计出货数亿颗eMMC控制器等芯片。在SSD领域，尽管起步稍晚，但SATA的控制器很快就会面市。
威盛在北京的团队也从事SSD主控芯片研发，产品接口从SATA到PCIe 3.0都有，支持TLC闪存和LDPC纠错。
联芸，总部位于杭州，在台湾也有团队。它的前身是JMicron，囿于台湾不肯开放芯片设计业，索性把台湾的部门解散，到杭州来注册公司，成为自主品牌，以后会慢慢看不到智微的控制器了。以JMicron在SSD领域这么多年的积累，技术起点会高不少，但是关键要看老板想怎么玩，炬力就是前车之鉴。只要能让员工也能分享到公司发展的好处，就有机会发展起来。
还有一个大玩家是兆易创新，其上市之后，闪电买下忆正武汉SSD工厂。2016年4月新成立子公司上海睿磐电子信息技术有限公司，引入国内业界顶尖的技术团队，主要成员来自SSD控制器的传奇公司SandForce，专注于SSD研发。如果武汉长江存储的3D闪存能如期量产，以他们之前的合作关系，应该是最容易拿到颗粒的。这样品牌和颗粒都有了，不做SSD控制器就说不过去了。
深圳的新创SSD控制器公司大普微电子也是后起之秀，他们得到了深圳市的大力支持，同时产品支持人工智能等功能，很有特色。
国内还有不少知名SSD厂商的部分产品采用FPGA控制器方案，比如方一信息科技、宝存科技等。这些公司发展如何，还需要三五年后才能看出水平，但是只要能耐得住寂寞，坚持打磨产品，再配上良好的激励机制，还是很有可能成功的。