在SSD固态硬盘的三大组成部分(控制单元、存储单元、接口)中,上一节我们讲到了接口的相关知识,今天主要说的是另一个主要部分——控制单元也就是我们常说的主控芯片。主控芯片是固态硬盘中的核心器件,也被称为固态硬盘中的CPU,承担着指挥、运算和协作的作用。
可以说SSD的主控芯片本质是一颗处理器,主要基于ARM架构,类似于手机处理器,也有部分SSD厂家采用RISC架构,使其具备CPU级别的运算能力。对于SSD来说,一款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,而不同架构、核心/晶体管数量的多少、频率的高低却关乎主控的性能。
目前SSD的主控主要分为两大阵营:原厂和主控厂商。除了三星的固态硬盘主控是自产自销外,市场上处于领先地位的固态硬盘主控厂商主要有Marvell、三星、慧荣(SiliconMotion)、群联(Phison),不过近年来国内大陆SSD主控芯片厂商也逐渐崭露头角,例如忆芯科技、杭州华澜微电子、联芸科技、国科微、得一微、得瑞、华存等都较为知名,以及台湾地区瑞昱电子(Realtek)也进军SSD主控市场,从入门级SATA6Gbps到高端NVMe都有涉及。无论是原厂还是主控厂商,其产品和解决方案都各具有特色,详情如下(排名不分先后):
Marvell主控
Marvell作为一家以技术为核心的无晶圆厂的半导体研发公司,Marvell在芯片设计、大容量存储解决方案、移动与无线技术、网络、消费产品等方面都有着相当的建树。
现在Marvell的主流SATA主控一共有88SS、88SS、88SS、88SS四款,其中88S是Marvell第三代产品,支持SATA6Gbps接口,8通道设计,另外还支持ECC、硬件AES加密等功能,支持ToggleDDR/ONFI2接口,而88SS则精简到了4通道,其他技术规格基本相同。
Marvell主控芯片仅供参考88SS是Marvell第五代SATA主控,使用28nmCMOS工艺制造,支持DEVSLP休眠技术,支持15nm工艺的SLC/MLC及TLC闪存,还支持3D堆栈闪存,支持ONFI3/ToggleDDR2闪存接口,支持bitAES加密,主控支持Marvell第三代的NANDEdge纠错及LDPC低密度奇偶校验技术,这对TLC闪存SSD尤为重要,用这款主控的主要有浦科特M7V、闪迪X和金士顿UV。
具体到存储领域,Marvell是数据存储解决方案的市场领先者,涉及消费市场、移动产品市场、桌面产品市场及企业市场等众多领域。
三星主控
三星电子,作为全球为数不多的,拥有半导体设计、加工、制造、生产、销售等完整生态链的半导体企业,在固态硬盘的主控芯片领域,占据着一席之地,并创造性的研发出基于三星自家固件的一系列主控芯片。
三星的主控基本上都是三星自己的SSD在用,系列使用是MCX主控,而及Pro使用的则是MDX主控,Pro/EVO用的是MEX主控,EVOGB以下的和EVO用的是MGX主控,用的是MFX主控。
MCX是MHz的三核ARM9核心,缓存容量MB,MDX的核心则换成MHz的三核Coretex-R4处理器,缓存容量MB,MEX则是把频率提升至MHz,并且加入了TurboWrite技术的支持,缓存容量1GB,至于MGX和MFX主控目前所知道的信息并不多,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。产品在缓存技术、信号处理等方面还是有着相当亮眼的表现。
(三星主控芯片仅供参考)慧荣(SiliconMotion)主控
慧荣科技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,对于一些固态硬盘行业的企业而言,能够极大的解决它们的实际问题,能够快速提升产能和切入市场。
它除了提供闪存主控芯片,还有SSD、eMMC等嵌入式储存产品,应用领域包括智能型手机、平板计算机、个人计算机和工业等。慧荣科技的控制芯片品牌是“SMI”,企业级SSD品牌为“ShannonSystems”,移动通讯产品则是“FCI”品牌。
慧荣主控芯片仅供参考群联(Phison)主控
群联主控,是全球第一家推出单核心U盘主控芯片的台湾IC设计厂商,同时群联作为NAND闪存解决方案的供货商,也可以提供品牌厂商,系统与OEM服务。群联电子长期专注于闪存存储主控芯片研发,涵盖了USB、SD存储卡、eMMC、UFS、PATA、SATA、PCI-E规格的SSD主控芯片,并为存储系统和OEM/ODM等品牌客户提供存储解决方案,终端应用遍及消费性市场、工业制造及企业数据中心、嵌入式存储等。
群联主控芯片仅供参考群联主控的芯片,从U盘主控设计开始,一直到固态硬盘主控,均以以性价比著称,特别是固态硬盘发展初期,群联主控更是凭借着超强的性价比占据了大部分的品牌市场。
台系主控目前是SSD市场上的主流,并在中国大陆协同伙伴赢得庞大的消费群体,市场份额不断上升。
得一微电子(YEESTOR)
得一微电子成立于年,公司总部设在深圳,是全球重要的闪存控制芯片供应商,主要为行业客户提供存储控制芯片、工业用存储模组、IP及设计服务在内的一站式存储解决方案,产品覆盖消费级、企业级、工业级、汽车级应用。
据了解,得一微电子经过多年的技术积累和业务拓展,建立了通用存储(USB/SD)、嵌入式存储(UFS/eMMC/SPI-NAND)和SSD存储(SATA/PCIe)的完整存储产品线,具备从存储控制芯片到工业用存储解决方案的全线服务能力,支持工业用存储产品在宽温、高定制化、高密度封装、高可靠性、大容量等方面的需求。
年得一微电子成功并购深圳大心电子科技有限公司(EpoStar),并购完成后,得一微电子在存储控制芯片各个关键技术领域都拥有核心自主知识产权,并且完成了从移动存储、嵌入式存储到SSD的存储控制芯片全产品线布局。
联芸科技(MAXIO)
联芸科技于年在杭州创建,公司专注于数据存储管理芯片的研究及产业化。公司以数据存储管理、信息安全、通用IP、SOC芯片为核心研发方向,包括超高速数据交互通道模拟及数字IP设计技术、多CPU内核融合高性能数据协处理器SOC芯片设计技术、NAND闪存介质处理技术以及高安全度的加密引擎技术等。这些核心技术已广泛应用于固态硬盘(SSD/PSSD)电子市场的所有细分领域。联芸科技联合十一家一线SSD品牌,面向全球发布了两款NVMe主控芯片及解决方案。
联芸科技目前已发展成为全球三大固态硬盘控制芯片及解决方案提供商,是目前国际上为数不多掌握数据存储管理芯片核心技术企业之一。
该公司的产品全面覆盖工业控制SSD、高端竞技应用SSD、笔电PC专用SSD等众多应用场景,已在国内外市场获得规模商用,可广泛应用于移动通信、消费数码、计算机、服务器及数据中心等领域。
国科微(GOKE)
国科微成立于8年,总部位于长沙,是国家规划布局内的重点集成电路设计企业和首家获得国家集成电路产业投资基金注资的集成电路设计企业,曾先后承担了国家科技重大专项、国家重点研发计划、国家人工智能专项等一系列重大科研项目,在先进工艺制程上积累大量知识产权,具备了快速研发及量产SoC芯片能力。
目前,国科微已先后推出了直播卫星高清芯片、智能4K解码芯片、H./H.高清安防芯片、高端固态存储控制芯片、北斗定位导航芯片等一系列拥有核心自主知识产权的芯片。年,国科微发布国内首款全国产固态硬盘控制芯片GK,搭载龙芯嵌入式CPUIP核,成为真正实现全国产化的固态硬盘控制芯片。
公司致力于智能机顶盒、智能监控、存储、物联网等领域大规模集成电路及解决方案开发。
瑞昱(Realtek)
瑞昱半导体成立于年,位于台湾「硅谷」的新竹科学园区,目前已成为全球具有领导地位的专业IC设计公司。
据悉,在年开始进入SSD主控市场,并在台北电脑展上公开展示了RTS、RTS及RTS三款SSD主控,首款产品RTS面向走PCIE通道,支持PCI-E2.0x4通道,兼容NVMe1.2标准,最多4通道,支持1x、1y、1znm工艺MLC、TLC及3DNAND闪存。
瑞昱RTS主控支持SATA6Gbps及PCI3.0x4通道,支持NVMe1.2标准,瑞昱表示它有特别的设计可以在两种界面中切换,因此一个主控就能支持这两种界面。在闪存方面,RTS支持1x、1y、1znm工艺MLC、TLC及3DNAND闪存,最多8通道。而RTS主控主打主流级市场,支持SATA6Gbps,支持8通道内存,容量最高可达2TB。
该公司以集成电路产品的研发与设计为企业定位,已成功开发出多种领域的应用集成电路,产品线横跨通讯网络、电脑周边、多媒体等技术,与世界先进产业主流并驾齐驱。
瑞昱产品仅供参考江苏华存(MMY)
江苏华存成立于年9月,是一家专注于存储芯片设计和存储解决方案研发生产的高科技公司,已形成存储芯片设计加存储解决方案设计、生产及销售一条龙的成熟产业链,主控设计与方案设计能力均已达到国际领先技术标准,已陆续发布eMMC嵌入式存储、SATa固态硬盘、PCIe固态存储等多系列产品。
年,江苏华存发布国内第一颗40纳米移动存储芯片HC1并实现量产,兼具高兼容性和高稳定度,真正意义上实现了嵌入式存储的国产国造,成功打破国外垄断,该芯片主要用于工规市场、车载系统、物联网、机器人及人工智能等领域。
年发布首款PCIe5.0主控芯片HC,使用12nm工艺、最新高速接口,这是国内首颗自主研发第五代PCIe主控芯片,也是目前已知的全球首个PCIe5.0主控。据