­　　SSD 硬盤逐漸取代 HDD 機械硬盤已經是大勢所趨，2016 年全球 SSD 硬盤出貨 1.5 億個，到 2021 年還將進一步增長到 2.5 億個，市場價值高達 300 億美元，這是存儲市場的一片藍海?？上У氖?，目前這個市場主要被國外公司壟斷，三星、東芝、美光、西數等公司是 NAND 閃存市場最大的贏家，唯一的好消息就是國內公司目前已經殺入存儲市場，在 NAND 閃存、SSD 主控等領域加速發(fā)展。

­　　我們平時關注的存儲公司主要是長江存儲，因為他們正在建設國內最大的 NAND 生產基地。今天我們來關注一下國產主控芯片的情況，它也是存儲市場中非常重要一部分，影響著 SSD 硬盤的性能、穩(wěn)定性、可靠性。

­　　SSD 很常見，但你真的了解它的結構嗎？

­　　SSD 主卡到底有多重要，那我們首先來看看一個 SSD 都是由那些元件構成的。SSD 硬盤我們見過很多種了，根據接口、大小等不同有多種分類，目前最常見的是 SATA 接口的 2.5 寸規(guī)格以及 PCI-E 通道的 M.2 2280 硬盤，U.2 接口、AIC 插卡式 SSD 硬盤主要用于工作站、服務器等市場，消費級市場比較少見。

­　　SSD 結構示意圖

­　　不論哪種規(guī)格尺寸，SSD 硬盤內部的結構都是差不多的，通常包括 PCB（含供電電路）、NAND 閃存、SSD 主控、接口等，還有一個并非必要但依然很重要的緩存芯片。

­　　最核心的部分其實就是 NAND 閃存和主控，從成本上來說 NAND 閃存大概能占 SSD 硬盤物料成本的 70% 或更多，目前 128GB 到 1TB 容量的 SSD 通常要使用 2-8 顆閃存芯片，主要來自三星、東芝、美光、西數（閃迪被西數收購）、英特爾、SK Hynix 等公司，其中三星、西數、英特爾一般是自用較多，第三方品牌的 SSD 硬盤通常使用東芝、美光較多，SK Hynix 除了自用之外在消費級 SSD 上很少見，OEM 市場居多。

­　　顆粒印字模糊的多為黑片

­　　NAND 閃存的學問就更多了，除了不同廠商不同技術不同類型之外，NAND 閃存光是質量等級就有原廠、白片、黑片以及拆機片之分，不過有關閃存的內容不是今天的重點，以后有機會再說。

­　　至于緩存芯片，它不是 SSD 硬盤中必須的，這主要取決于主控類型，但是有了緩存顆粒顯然會更好，因為緩存通常是 DDR3 或者 DDR4，容量 256MB 到 4GB 之間，頻率在 1600 到 3200MHz 之間，性能遠高于 NAND 閃存，配備緩存可以大大提升 SSD 硬盤的性能，尤其是寫入性能。

­　　其次就是主控了，一般來說主控芯片的成本占據 SSD 硬盤 10-15% 的比例，不是最貴的部件，但也是非常重要的。如果我們把 SSD 硬盤比作一個大貨車，那么主控就相當于駕駛室，主控里的固件相當于駕駛員，它決定著貨車怎么開。

­　　PCB 以及外殼等其他部件是 SSD 中最便宜的，加起來占的成本也就 15% 左右，可能還會更低，這部分沒多少技術含量，成本取決于廠商的供應鏈控制、管理。

­　　SSD 主控變遷：美系、臺系先后崛起，下一步看大陸

­　　NAND 閃存是 SSD 硬盤中最重要的部分，但是生產 NAND 門檻很高，全球也只有三星、SK Hynix、東芝 / 西數、美光 / 英特爾四大陣營，他們幾家?guī)缀鯄艛嗔?NAND 市場，而建設一座 12 英寸 NAND 工廠，投資動輒數十億美元，所以之前沒有什么公司有勇氣挑戰(zhàn)他們。

­　　SSD 主控芯片就不一樣了，它的生產、制造可以交給臺積電等代工廠解決，主控芯片設計也有成熟的 ARM 內核、DDR 物理層等 IP 授權可用，研發(fā)難度大大降低，所以前幾年涌現出了許多 SSD 主控公司。

­　　第一波崛起的 SSD 主控公司自然來自美國居多，我們熟悉的SandFroce、Marvell都是美系主控的代表，前幾年中這兩家公司競相推出主控新品，尤其是在 20nm 節(jié)點之前，老玩家大概還記得 SF-2281 這顆經典主控吧，還有他們獨特的壓縮算法，當年也是人盡皆知。

­　　Marvell 也就是我們常叫的馬牌，大眾認知上也是頂級的主控品牌，浦科特的大多數型號都使用 Marvell 的主控，所以耐久性也特別好，長時間使用也不掉速。

­　　另一方面，隨著 SSD 市場競爭的激烈，再加上 SandForce 多次被收購，這家美系主控公司開始衰落，新品跟不上市場了，最終被希捷收購，SF 主控在市場上也少有人問津了，只剩下 Marvell 支撐。

­　　▍臺系主控趁機發(fā)力：

­　　SF 衰落之后，崛起的是臺灣 SSD 主控公司，其中 JMicron 起步較早，可惜并沒有堅持下去，被后面的群聯 Phision、SMI 慧榮擊敗了，其他公司如瑞昱、VIA 威盛也嘗試過 SSD 主控市場，但是影響力遠不如群聯、SMI 這兩家。

­　　目前風頭最勁的就是群聯公司，除了主控技術優(yōu)勢之外，群聯背后還有東芝入股，所以他們可以提供主控、閃存以及固件的一體方案，SSD 廠商只要購買他們的方案就能快速生產出 SSD 硬盤，所以獲得了廠商認可，而 SMI 雖然略輸一籌，但是憑借更低的價格也獲得了國內外 SSD 廠商的青睞。

­　　臺系主控目前是 SSD 市場上的主流，甚至連英特爾的 SSD 硬盤都有采用，不過從 2015 年以來，國內廠商也陸續(xù)加大存儲市場的投資，不少廠商就選擇了 SSD 主控作為突破口，再加上國內半導體基金對存儲芯片的扶植，國產主控今年開始嶄露頭角，假以時日勢必要在國內市場大展身手。

­　　國產主控市場：隨國產 NAND 起舞，大基金助力

­　　在 NAND 閃存、DRAM 內存市場上，中國廠商所需的芯片幾乎 100% 依賴進口，所以國家半導體發(fā)展規(guī)劃中就選擇了存儲芯片為突破口，特別是紫光主導的長江存儲在武漢建設國內最大的存儲芯片基地，一期投資 240 億美元，主要生產 3D NAND 閃存，月產能高達 30 萬片晶圓 / 月。

­　　逐步解決 NAND 閃存供應問題之后，國內廠商也紛紛投資 SSD 主控芯片領域，形成國產 NAND 閃存 + 國產主控的真正自主產權，所以這幾年涌現出了多家 SSD 主控廠商，比較知名的就有江波龍、國科微、憶芯、華瀾微電子，還有偏重軍工、企業(yè)級市場的中勃、一方信息等公司，另外還有臺系廠商在大陸設立的子公司，比如群聯就在合肥成立了兆芯科技，杭州聯蕓科技也有臺資參與。

­　　總的來說，國內公開報道能找到的進軍 SSD 主控市場的公司就不少于 10 家，數量上已經超越美國、臺灣地區(qū)的公司。不過國內公司在主控領域依然是新興力量，很多公司都是最近三五年才成立的，比如憶芯科技、聯蕓科技，即便有老牌半導體公司背景，SSD 主控業(yè)務也是近年來才涉及的，所以絕大多數國產主控公司面臨的問題主要是缺乏資金。

­　　在這樣的背景下，中國的半導體大基金發(fā)揮了重要作用，通過參股、投資等方式為多家企業(yè)提供資金支持，畢竟研發(fā)一款芯片耗資都是數千萬甚至上億元。據公開報道，2015 年 6 月 28 日，國科微電子宣布，其與國家集成電路產業(yè)投資基金股份有限公司在長沙簽署合作協(xié)議。根據協(xié)議，大基金向國科微電子注資4 億元人民幣，占股 21.05%，成為第二大股東。

­　　國產主控現狀：技術、工藝追上來了，國密認證是亮點

­　　那么國產主控現在已經發(fā)展到了什么程度？以往評價國產芯片時人們總會說中國公司缺少技術、人才及資金，三個問題也是困擾國產主控的關鍵，不過這幾年來情況已經大有改善，大基金的扶植使得這些公司不再缺少研發(fā)資金，國產主控的性能已經追上來了。

­　　聯蕓科技的 SSD 主卡實測表現

­　　成立于 2014 年的聯蕓科技在 2017 年的 FMS 存儲會議上展示了 SATA 6Gbps 的 MAS0902 主控，它不需要緩存顆粒，搭配不同的閃存顆粒都可以達到 560MB/s 讀取、520MB/s 寫入的性能，隨機 4K 性能也在 40 或者 48MB/s，整體性能已經不輸 Marvell、群聯等公司的SATA 主控。

­　　在高端的 PCI-E 硬盤上，國內公司也實現了突破。2017 年 11 月份，憶芯科技在北京舉行發(fā)布會，推出了 STAR1000 PCI-E 主控芯片，支持 PCI-E 3.0 x4 通道與 NVMe 1.2 協(xié)議，支持 StarLDPC ECC 引擎，支持 ASE256 以及 TCG OPAL 加密，能夠適配目前已有的 MLC/TLC/3D MLC/3D TLC 多種閃存類型。

­　　性能方面，STAR1000 支持 ONFI 4.0 與 Toggle DDR 3.0 閃存接口，支持 LPDD3/LPDDR4-2400 緩存，連續(xù)讀寫速度晁蓋 3GB/s，寫入速度超過 2GB/s，隨機讀取、寫入則達到了 350K、300K，在當前的 PCI-E 主控中也是頂級水平。

­　　更重要的是，STAR1000 主控使用的是臺積電 28nm HPC 工藝，在制程工藝上遙遙領先國內主要的 40-55nm 水平，放在國外也是一流水準，群聯、Marvell 的高端 SSD 主控也是 28nm 工藝為主。

­　　除了性能追上國際水平之外，國產主控還有一個特別的優(yōu)勢，那就是支持國內認證的安全加密，這不僅是自主可控的要求，還是軍工、特種行業(yè)的必備要求之一。以國科微為例，他們推出的第二代主控 GK2301 系列芯片硬件集成國密 SM2/3/4 加解密算法，獲得中國信息安全測評中心、國家密碼管理局雙重認證。

­　　總結：國產主控迎來春天，與國產閃存磨合尚需時間

­　　經過國產公司的不懈努力以及大基金的支持，國內公司如今在 SSD 主控市場已經闖出了一片天地，困擾發(fā)展的技術、人才、資金等問題逐步緩解，總體水平上已經追上來了，并且在自主可控等要求上做到了海外公司做不到的地步，前途還是很光明的。

­　　不過現在還不到國產主控驕傲的時候，先進水平的主控已經研發(fā)出來了，但是目前我們能使用的還是東芝、美光等主控，長江存儲的國產 NAND 閃存量產并大規(guī)模上市還需要一兩年時間，國產主控還需要跟國產閃存有個很長時間的磨合期，畢竟對 SSD 來說，可靠性是需要長時間檢驗的，國內主控公司依然缺少這方面的積累，這個急不得，只能在產品上積累磨合。