隨著5G、自動駕駛、AI等場景發展對存儲的需求大幅增加，存儲在5G時代要求也更高，包括數據中心、交通設施以及移動端連接等方面，這都會導致數據流量飞腾，也就需要更多的存儲解決方案。加上Flash顆粒的價格下降，這就讓SSD逐漸成爲市場主流。進而吸引了越來越多的SSD主控玩家进入其中。

據深圳市得一微電子市場總監羅挺介紹，國內聲稱在做SSD控制器的廠商有三四十家，甚至更多。這數十家的新興勢力加上台灣和美國等地点的廠商，毫無疑問，一場SSD主控爭奪戰正式開打。

台灣廠商統治的市場

SSD流行起來是最近幾年的情况，但廠商開始研發SSD主控就可以追溯到十幾年前。直到2011年左右，以sandforce爲代表的一大批廠商的興起，宣告了這個市場的升溫。特別是由這家公司開拓的，向客戶提供主控和PCBA設計的模式，更是成爲了行業的榜樣。進入最近幾年，國際市場上的第三方SSD

控供應商要紧由慧榮、群聯、Marvel和Microchip（收購PMC而得）等國際廠商把持，但這些廠商在運營商各有各的專注。

華瀾微總裁駱建軍告訴半導體行業觀察記者，市場上的高端固態硬盤控制器芯片訂單要紧集中在美國的Marvell和Microchip（收購PMC而得），面向的主假如工業領域和企業級系統；而消費類低端控制器芯片則要紧由台灣慧榮（SMI）和群聯（Phison）瓜分。其中慧榮的市場份額更是高達30%。 

据了解，SMI之因此能发展起来，是因为他们对2D TLC NAND闪存技术迭代和对低品质NAND闪存颗粒（INK DIE /RECLAIM/拆机片等）的友好支持。这让他们一战成名，超越MARVELL和JMicron，成为现今SSD主控器行业霸主，其赖以成名的SSD主控器则包括了SM2246和SM2256。

隨後通過全面優化升級版本量産SSD主控器中文产品推出SM2258/2258XT、SM2259/2259XT以及進入PCIE主控器市場，進入OEM及一流SSD品牌廠商，從進一步奠定了其在SSD主控器行業領導地位。

通过多年的发展，现在的慧荣科技在消费性SSD控制器上有全系列的产品，笼罩了SATA到PCIe。从高效能到主流，SMI都有相对应的产品：在SATA部分，SM2258/SM2259是面向对稳态性能要求较高的应用，像是server, Game PC．而SM2258XT/SM2259XT则是锁定在一般消费者日常使用的SSD，提供使用者远高于机械硬盘的效能与顺利感  

至于曾經的機器硬盤主控霸主Marvell，雖然他們的SSD主控器技術水平一直處于全球領先地位，但在固件開發投入和交付方面全面弱于SMI，對中國大陸快速發展的SSD代工廠和品牌商支持力度過低，從而失去了中國這一重要市場和在SSD主控器市場的統治地位。另外，這些年由于高管及團隊的動蕩與流失，也深刻影響到MARVELL公司在SSD主控器行業的霸主地位。

除了這些向第三供貨的SSD主控廠，另外還有一些in-house的SSD主控公司，在這方面也有很不錯的表現。例如前文提到的sandforce，還有三星旗下的相關設計公司，在這個領域的表現基本上压倒一切的。

國內廠商的加緊布局

前文提到，SSD主控市場吸引了數十家國內廠商參與，但真正浮出水面的僅有幾家，其中要數得一微電子、聯芸科技、華瀾微電子和憶芯科技最爲知名。

據官網介紹，得一微電子成立于2017年，是由矽格半導體（成立于2007）與立而鼎科技（成立于2015）兩家公司合並而成，是全球重要的閃存控制芯片供應商。據羅挺介紹，公司要紧提供兩個品類，四個型號的的SSD主控中文产品，一個是SATA的（YS9081XT,YS9083XT），另一個是PCIe中文产品，其中YS9201控制器已經量産；YS9203正在試産，預計明年Q2才會量産。

“過去的多年裏，我們支持了U盤、SD卡，到現在的SSD控制，在這過程中也已經積累了足夠的經驗，這是我們能做好SSD控制器的要紧保證”，羅挺告訴半導體行業觀察記者。

聯芸科技則是國內SSD主控的另一個重要玩家。據了解，聯芸科技是由方小玲博士于2014年11月在中國杭州濱江國家高新區創建的一家致力于高端存儲控制芯片研究及産業化的集成電路芯片設計公司。該公司收購了JMicron（智微）的所有SSD業務，夯實了其技術和專利基礎。

2016年3月，联芸科技首款支持3D NAND闪存颗粒的SSD主控器（MAS080X）实现量产，并为客户提供支持镁光/因特尔28层3D NAND（B0KB/L06B）闪存颗粒的SSD固态硬盘完整解决方案，并在ADATA、APACER、BIWIN、HIKVISION、INNODISK、KINGSPEC等客户实现规模量产，从而奠定了联芸科技在国产SSD主控器土地的行业地位，也实现国产SSD主控器可大规模商用的历史性突破。

“我们在2017年五月推出的MAS090X系列SSD主控器可支持全球目前推出的所有差不多量产3D NAND闪存颗粒，也成为行业领先正式量产支持intel最新推出的N18 QLC闪存颗粒的首款SATA接口SSD主控器，并早于SMI 2259XT以及PHISON S11T在终端客户实现大规模量产，这是国产SSD主控器近十年来首次取得量产支持最新NAND闪存颗粒快于国际SSD主控器的一次重大前进，也也许成为SSD主控器市场国产化转折的标志点和大事件”，联芸科技（杭州）有限公司副总经理李国阳说。

同樣來自于杭州的華瀾微電子股份有限公司則成立于2011年，由一支在美國矽谷經過錘煉的技術團隊創建，公司專業從事數據存儲和信息安全的核心技術研究，提供數據存儲和信息安全領域的集成電路芯片和技術方案。比照公司官網介紹，他們是我國唯一全系列擁有數碼存儲控制器芯片的高科技公司。

从华澜微总裁骆建军介绍中我们得知，他们目前可供SATA,SAS, PCIE等接口的SSD控制器芯片系列，不偏偏可以满足一般消费类应用，同时正在逐步发展的高端企业级应用。不偏偏如此，华澜微的芯片还能够提供国际通用加/解密算法（如AES）和国家商业密码算法电路（SM2/3/4）的硬件支持，是中国最早把商密算法集成到SSD控制器的公司。

成立于2015年的忆芯科技是专注于企业级SSD主控芯片研发的，公司自成立以来，已申请三大核心专利板块StarNVMe 、StarLDPC、StarFlash共计专利近百项 ，现在也提供了PCIe NVMe SSD主控，STAR1000和STAR1000P两款。据了解，现在他们对消费级产品也有涉水。

當然，這些廠商只是國內SSD主控的冰山一角，還靜待我們去挖掘。

與領先廠商差距明顯

雖然我們已經有了很多的SSD主控廠商，但和其他很多領域一樣，我們這些國産廠商與國際上的領先廠商相比，差距明顯。

李国阳表达，国产SATA接口SSD主控器差不多达成国际先进水平，但在PCIE接口方面，还有很大的成长空间。 “尽管有多家国产SSD主控器厂商声称推出和量产PCIE接口SSD主控器，但实际量产非常少，要紧还处于样品和小规模试产时期，要达成规模量产程度还需求较长路要走，可以说国产PCIE接口SSD主控器与国际先进水平相比差距更大。短时间内，还无法与国际一流PCIE接口SSD主控器进行PK和对标。”，他强调。

華瀾微總裁駱建軍更是直言，目前，國産SSD控制器實際上魚龍混雜，只有極少數廠家真正是“國産”的。即使國産的控制器的少數廠家，其中核心的IP也是從國外授權/購買使用許可的，沒有自己可以修改的源代碼，更無從談起做任何的修改。總體來說，那就是國內的控制器芯片的沒有技術積累，IP大多數掌握在別人手裏，因此，在成本上面沒有競爭力，在技術演變發展方面也是被制約的.

忆芯科技相关担负人也指出，那个差距要紧体现在三个方面：第一，受国际大厂标准，技术演进控制，国内的技术眼界稍微受限；其次，目前flash 大厂依然以海外为主，对国内企业支持力度相对有限；第三，SSD controller土地国内各种积累，技术，产品，和国际大厂相比也相对有限。

慧榮科技資深副總段喜亭先生告訴半導體行業觀察記者：“第一，隨著NAND閃存正式進入3D制程發展，主控芯片的設計愈加複雜、門檻也越來越高，所需要運用的人力及投入的研發費用均較市場成長的幅度來得高，對中國的相關新入者來說，這是一個挑戰。但在大基金的支持下，困擾發展的技術、人才、資金等問題已經逐步再緩解”。

“另一方面，目前大多依然使用国际的NAND闪存，而中国固态硬盘主控芯片也还需要跟国产NAND闪存有个长时间的磨合，毕竟对SSD来说，可靠性是需要长时间检验的，而这部分可在产品上慢慢磨合,透过经验累积来体现”，Nelson S. Duann补充说。

如何才能突破？

随着NAND Flash层数的增加，还有其他不同存储的引入，这就给SSD主控带来一些新的挑战。关于这些国产厂商来说，如何保证自己能稳步发展，进而追上国际的先进水平，就成为他们注目的重点。

慧榮科技段喜亭指出，SSD主控的研發的難度來自性能、功耗和閃存的調適性三個方面：

第一，在性能上，当PCIe成为SSD主控的前端介面之后，SSD的速度便演进的越来越快，目前主流的PCIe NVMe SSD的连续读写都到了3GB/s上下，未来前端介面还会继续往PCIe Gen4迈进  SSD控制器是一个的确而微的嵌入式系统，芯片内部有CPU搭配逻辑电路以及类比电路控制系统动作，对外有前端的PCIe，有DRAM介面，有NAND介面．当系统速度越高的时候，多个介面的协同运作便变得极为重要，一但有考虑不周全的地点，整个SSD系统就不能发扬出预期的效能  SMI 一路从SATA到PCIe SSD主控芯片走来，差不多累积超过10年在SSD主控上设计的经验，今年差不多推出第三代的PCIe NVMe SSD主控芯片，现在的性能跟三星与英特尔最高端的SSD相比是并驾齐驱了．

其次，速度提高了，功耗也会跟着提高，但PCB却从SATA的2.5寸成了英雄更小的M.2  因此降低功耗与加强散热变得非常重要，在这上面SMI差不多从两部分着手，第一是优化控制器的结构，由于SMI是提供主控与固件的整体解决方案，因此，在结构上便可以让两者紧密合作，并藉由automatic clock gating, multi power domain, 等减低功耗的技巧，达成性能与功耗的最佳化  第二是使用最新的半导体制程，如28nm, 16nm, 12nm等，新的制程可以使用较小的电压驱动电路，因此功耗也可以有效降低，然而新制程的开发花费非常庞大，单单一套28nm的光罩需要1000万人民币，16nm 的光罩更高达2000万人民币，新的竞争者想要进去的话是越来越困难，SMI因为是市场龙头，有能力也会持续投资坚持领先地位．

第三，是闪存的调适性，闪存由于不可复写，有限的写入次数，较容易有读干扰以及写干扰等等特征，因此在使用上需要控制器做mapping table, wear leveling,garbage colleciont等， 再加上各家以及各个世代的闪存的特征不同，在SSD控制器上设计上需要保全很好的弹性，让固件能够搭配不同家，不同世代的闪存都能操作。

聯芸科技李國陽也指出，目前很多非SSD行業專家和人士，都只是在關注SSD主控器自己，其實這是非常不全面的，並産生了技術和中文产品上的錯覺，SSD主控器研發成功與否，和是否能夠實現大規模量産銷售完全不是一個概念。談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、與之適配的固件研發難度、大規模量産研發難度等整體難度：

第一，在SSD主控制器方面，我們需要關注高速IP接口、NAND閃存顆粒適配技術、28nm及以上工藝超過7000萬邏輯門電路芯片設計能力和封裝測試能力、對國産密碼算法SM4的性能要求和系統兼容性、高性能LDPC糾錯技術的持續研發能力等；

其次，在固件方面，包括垃圾回收、磨损均衡管理、坏块管理、数据缓存管理、掉电保护等在内的固件算法的是非 直接妨碍到最后开发的SSD解决方案是否能够量产，是否有竞争力的最为重要的指标。

第三，一顆SSD主控器是否能夠量産，關鍵的是能否與不同廠商的NAND閃存顆粒進行搭配。不同廠商的NAND閃存顆粒特征差異較大，同一廠商NAND顆粒制程不同，中文产品差異性也非常大。這些NAND閃存特征，只被NAND顆粒原廠所掌握，同时很多涉及到核心技術秘密，NAND閃存顆粒原廠是不會對外公布的。目前，全球掌握NAND閃存顆粒技術的廠商要紧包括：三星、因特爾、鎂光、海力士、閃迪，這些廠商基本上行業巨鳄，實力非常小的國産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産。

華瀾微駱建軍的觀點則認爲，SSD控制器芯片的難度，主假如四個：

第一個是高速硬盤/計算機接口技術，這個包括高速接口通信電路和協議，例如PCIE-Gen3的單個通道速度可以達到8Gb/s，即一秒鍾傳輸80億位二進制碼，今天的典型固態硬盤是4個通道，就是320億位/秒的傳輸速度，這個模擬電路比較難；更難的是，這個接口的協議包括通信握手、誤碼修正、數據包拆解/打包等，要用高速邏輯電路來實現，國際上只有極少數公司擁有這樣子的IP，因爲它是二三十年時間一代代發展而來，僅僅協議的文本就是幾千頁，其中明白錯誤或者遺漏一兩點定義和描述，都也许使得芯片失敗；

第二個是難度在于閃存管理算法，要紧包括糾錯算法、均衡算法、壽命管理等；

第三個是把高速接口電路、各種算法和處理器集成到一起的系統芯片集成能力，還要融入電源管理、可測試性設計等等，總設計師沒有十年經驗是不也许指揮這個“戰役”；

第四個難處是固件（Firmware），實際上這是國內很多廠家忽視的，很多做芯片的人鄙视固件工程師，這是硬件中的軟件，芯片比喻骨頭，很硬很重要，軟件比喻肌肉和皮膚，很軟也很重要，這個固件是軟件，但是它直接在芯片內部驅動底層硬件，比喻韌帶，因此也有人叫它“韌體”。

当然， 最后实际上还有一个最大的难点，就是投入风险大，一个芯片的试验，偏偏掩模（MASK，即照相底板费）就是100多万美元（28纳米工艺），还不算人力花费和其他成本，一两个设计中的瑕疵，都也许使得一切付诸东流。

得一微電子的羅挺表达，Flash層數越多，可靠性越來越差，那就需要更強的性能，同時在管理方面也需要更多的策略。硬件方面，我們從過去的BCH糾錯發展到現在LDPC糾錯；在固件方面也有變化，TLC和QLC對編程方法、結構和算法方法、平稳性能、成本和功耗和可靠性都提出了新的要求，這基本上廠商需要考慮的東西。他強調，SSD主控開發過程中，資金投入非常大、研發周期非常長，且需要對Flash的支持，這基本上對SSD

“總的來講，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，國産SSD主控器如需要獲得突破，需要持續投入資金、人力和物力，需要少于一點浮誇，多一點踏實，腳踏實地，持之以恒，最終通過技術和中文产品品質被市場認可，這才是唯一出路，而REMARKING國外廠商SSD主控器，號稱國産化的做法無異于飲鸩止渴，後患無窮，也對我國信息安全帶來極大的安全風險，我也衷心祝願那些真正在推動SSD主控器國産化的SSD主控器廠商，最終獲得市場認可，通過自己的努力，成就夢想”，李國陽最後說。

文/半导体行业观察 李寿鹏