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存储服务器主控芯片

发布时间: 2024-10-05 23:04:33

1. SSD主控芯片的未来战场

近期,SSD主控芯片的动态频频。忆芯流片高性能企业级PCIe4.0 SSD主控芯片STAR2000,该芯片基于12nm工艺,含50亿晶体管;华存研发出国内首颗 PCIe5.0 SSD存储主控芯片,预计 2022 年下半年量产。

而与此同时,全球第一大SSD主控芯片厂商慧荣寻求出售。在5月份,慧荣 科技 与MaxLinear共同宣布,由MaxLinear依约透过现金与股票交易的方式收购慧荣 科技 。

SSD主控芯片市场风雨欲来。

回顾2021年SSD的主控市场,全球SSD主控芯片出货量为4.19亿颗,较2020年3.85亿颗,年度增长8.83%。

在云计算、数字经济等需求的带动下,服务器市场不断扩张,随之带来的是SSD越来越受到欢迎。中国企业级SSD呈现高增长态势,根据预测2022、2023年中国企业级SSD市场规模同比增长37%、28%,于2025年达到489亿元人民币。

作为SSD的三大件之一,主控芯片的作用不言而喻。SSD的主控芯片本质上是一颗小型处理器,主控芯片的好坏直接决定了固态硬盘的实际体验和改卜使用寿命,不同架构、核心晶体管数量的多少、频率的高低都会影响主控的性能。

目前固态硬盘的主控主要分为两大阵营:一类是各存储原厂,诸如三星、Intel、美光等巨头基于IDM生产模式生产,其中三星的主控自产自销,基本不单独出售主控。另一类是Fabless厂商,例如Marvell、慧荣及群联电子。

从全球控制芯片市场来看,三星占据约45%的市场份额;慧荣 科技 、群联电子、 Marvell等厂商,合计占据约40%的市场份额。

去年第三季度开始,半导体产业链濒临供应链断裂与缺货危机,各个大厂也在面临产能危机问题。随着需求持续增加,某些渠道商与传统产品代理商为了加速获利开始囤货,最终给整个产业带来了巨大的冲击。

但随着SSD主控芯片的需求剧增,相关主控芯片厂商业绩也有所增加。慧荣 科技 总经理苟嘉章也曾表示:“主控芯片供货的缺口很大,深圳的主力客户们2021年的业绩都比上一年成长了50%-100%。”

而今年开年,SSD闪存芯片价格下跌的同时,主控芯片却宣布了涨价。国内SSD主控芯片企业得一微发布了涨价通知,宣布对旗下的嵌入式主控芯片涨价,而且涨幅一次就有50%。

2021年,海外SSD主控芯片厂商全球出货量占比89.67%,本土SSD主控芯片厂商全球出货量占比10.33%。随着市场需求的增加,国内SSD主控厂商正在大力崛起。目前大陆在做SSD控制器的厂商多达三四十家,从数量上看已经超越了美系、台系的品牌。这数十家的新兴势力加上中国台湾和美国等地方的厂商,毫无疑问,一场SSD主控争夺战正式开打。

Marvell性能较好,一直是主控市场上性能的佼佼者,其SSD控制器基于NAND Edge LDPC引擎,支持在企业和超大规模数据中心环境中使用高性能和大容量的SSD,并兼容TLC、QLC和SLC存储器,数据安全及数据纠错能力领先。

慧荣和群联是台系主控代表,慧荣是全球最大的NAND Flash控制芯片供应商,也是第一大SSD主控芯片出货商,其主控以不错的性能和低廉的价格为主要特点,整体较为平衡。群联主控性价比好,中低端市场有优势。

而大陆厂商中,得一微、国科微、华存、华澜微、忆芯 科技 、联芸 科技 、得瑞都是SSD主控厂商的一员。

华澜微电子是我国首颗SATA接口SSD主控芯片推出者。华澜微已推出一系列的SSD主控芯片,涵盖SATA接口和PCIe接口。官方信息披露,华澜微SATA3 SSD控制器单月出货突破30万套。同时,华澜微也拥有基于自家主控芯片的SSD解决方案,可提供给客户采用。

忆芯 科技 由原Memblaze的芯片开发部拆分而成立,初始目标是设计高性能企业SSD控制器。最近忆芯 科技 集中发力企业级SSD主控芯片,其高端企业级PCIe Gen4 SSD主控芯纤源片STAR2000即将推出。下一代PCIe Gen5的产品忆芯 科技 已经开始预研,DPU的应用在加速落地。

得一微在2019年全面毁歼态进军固态存储主控市场,从消费级到企业级,从SATA到PCIe。其消费级产品主要是SATA SSD主控芯片,以及PCIe3主控芯片已经量产,明年会有企业级PCIe3产品上市。目前从得一微的规划来看,消费级PCIe4研发已基本完成,企业级PCIe4和PCIe5产品也将同步进行研发。值得注意的是,在今年3月得一微开始IPO并完成上市辅导备案报告。

联芸 科技 则是国内SSD主控的一个重要玩家。联芸 科技 推出一系列PCIe接口固态硬盘(SSD)控制芯片和解决方案,其SSD控制芯片支持所有主要NAND Flash原厂的MLC、TLC及QLC NAND Flash,同时支持最先进的安全协议,支持SM2、SM3、SM4、AES256、SHA256、RSA2048加解密安全算法。PCIe接口SSD控制芯片可全面覆盖消费级、工业级以及企业级应用SSD产品中,大幅度提升设备的可靠性、稳定性、性能和安全性。

去年国内本土SSD厂商主控芯片原厂出货量快速增长,并被全球主流SSD模组和品牌厂商所接受。整体上看,国内的SSD主控芯片已可实现低端替代,并向中高端迈进。

这些年SSD主控市场风云变幻,美国公司是SSD主控行业的先驱,但是日渐衰落,随之而起的中国台湾公司凭借更好的性价比成为主流,同时大陆市场上也崛起了多家SSD主控厂商,正在成为SSD主控第三波的主战场。

但是SSD随着NAND闪存正式进入3D制程发展,主控芯片的设计愈加复杂、门槛也越来越高。对相关新入者来说,这是一个挑战。

PCIe接口SSD主控距离量产尚有距离

国产SATA接口SSD主控器已达到了国际先进水平,但在PCIe方面大陆仍有很长的一段路要走。尽管国内有多家国产SSD主控器厂商宣布推出研发PCIe接口SSD主控器,但实际量产仍然较少。SSD主控器研发的成功与否于是否能够实现大规模量产并非同一件事。

华存电子今年宣布了自主研发出国内首颗PCIe5.0 SSD存储控制芯片,并于4月底在台积电成功流片。但当时主要还处于样品和小规模试产阶段,要达到规模量产程度还需求较长路要走,华存也预计将于今年下半年投入量产。

SSD主控器研发技术难度更需要综合考虑SSD主控器研发难度、与之适配的固件研发难度、大规模量产研发难度等整体难度。国产PCIE接口SSD主控器与国际先进水平相比还有较大的差距。

并且,SSD主控的量产还需要于不同厂商的NSND闪存颗粒进行搭配。SSD产业链中NAND原厂的话语权最高,不同厂商的NAND闪存颗粒特性差异较大,同一厂商NAND颗粒制程不同,产品差异性也非常大。而目前掌握NAND闪存颗粒核心技术的厂商中,三星、铠侠、美光、SK海力士、西部数据、英特尔这六家长期垄断者全球95%以上的份额。实力非常小的国产SSD主控器厂商,很难获得这些原厂支持,也就很难实现规模量产。

部分企业核心IP从国外授权/购买使用许可

如果从国产的角度看,国内目前的SSD控制器实际上并非“全国产”。即使是国产的控制器其中的核心IP也是从国外授权或者购买使用许可的。SSD主控芯片架构主要基于ARM架构,也有部分SSD厂家采用RISC架构。由于IP掌握在别人手中,因此,在成本上面没有竞争力,在技术演变发展方面也是被制约的。

总的来讲,中国不缺芯,缺的是高端芯片的生产能力。众所周知,芯片行业的发展需要长时间的创新研发积累。截止目前SSD主控器依旧是一款高技术门槛的集成电路芯片。随着国内创新大环境不断活跃,中国SSD芯片行业也需要主动抓住市场优势,利用政策、资金、人才等优势,着力强化自身。国产化才是唯一出路。

当前,全球范围内SSD主控制造能力仍集中在少数 IT 巨头及芯片代工厂手中,国内厂商出产的主控更多集中于消费级产品,而企业级 SSD 主控主要由三星、英特尔、美光等国际巨头垄断。但随着中国企业级SSD市场不断增长,企业级SSD无疑是继消费级之后的又一条出路。

国产SSD主控芯片迎来新的战场。

2. ASMEDIA祥硕 PCIe与SATA控制芯片 USB控制芯片

在数字接口的世界里,ASMedia以其创新的芯片解决方案,引领着数据传输的前沿。他们的产品阵容涵盖了PCIe与SATA控制,以及USB控制的广泛领域,满足了不同设备对高速、兼容和节能的需求。

首先,让我们聚焦于USB转接口的卓越之作。ASM3142作为USB3.2 Gen2x1的主控,如同一座桥梁,巧妙地将PCIe与USB3.1 Gen-II世界连接起来,兼容Intel接口规范,同时支持传统USB功能,为设备间的数据交换提供强大动力。

接着, ASM3241是一款强大的USB3.2 Gen2x2主控,它以20Gbps的速度傲视群雄,兼容USB3.2和Intel标准,配备debugport和multiins功能,不仅性能卓越,还致力于低功耗设计,集成多种PHY,适应了多元化设备的快速发展。

对于需要NVMe SSD高速传输的场景,ASM2364/2362 PCIe to USB3.2 NVMe转换器无疑是一把利剑,20/10Gbps的带宽令人瞩目,无需额外驱动,高效节能,为高效存储解决方案增添了更多可能。

ASM3042作为USB3.2 Gen1的桥接者,兼容性和性能兼备,支持USB A端口调试,为设备间的调试连接提供了便利。

而ASM235CM则以单片集成的方式,实现了USB3.2 Gen2x1到SATA的无缝转换,简化了接口连接,大大提升了用户的使用体验。

在PCIe控制领域,ASMedia同样毫不逊色。ASM1824 PCIe Gen2分组交换机凭借低延迟和低成本特性,为低关键任务提供了理想平台。ASM1812/1806/2812I则以不同通道和功耗优化,适用于服务器、存储和通信的广泛场景。

ASM1184e/1182e PCIe扩展接口和ASM1083 PCIe to PCI桥接控制器,以及ASM1092/1164 SATA端口倍增器,它们在构建高速IO系统时,扮演着关键角色,确保数据传输的高效和稳定。

对于那些寻求PCIe转SATA功能的开发者,ASM1061、ASM1061R、ASM1166等产品提供了多种选择,从单通道到多通道,从SATA 6Gbps到SATA Rev 3.2,满足不同应用的RAID和SRIS需求。

ASM1062的PCIe Gen2 x2设计,结合2x SATA 6Gbps,提供了第二代优势,适用于各种高性能设备。ASM1064则是PCIe Gen3 x1,支持4x SATA Gen3,低延迟且经济实惠,专为服务器和存储市场打造。

最后,ASM3242是PCIe 3.0 x4的全能选手,不仅支持USB 3.2(20Gbps)的高速传输,还拥有PCIe 3.0 x4接口和USB Type-C,无疑是数据密集型应用的理想选择。

同样,ASM1442K HDMI to DVI转换器凭借其高速TMDS和4K支持,实现了自动像素数据转换,仅需单个3.3V电源,为视频接口转换提供了高效和简洁的解决方案。

ASMedia的这些芯片,如同一个个精密的瑞士钟表机芯,为现代电子设备的高速数据传输提供了强大的动力和灵活的选择,让连接和性能的边界不断延伸。

3. 【IPO一线】国产SSD主控芯片厂商大普微开启A股上市征程

深圳大普微电子股份有限公司(DapuStor)近日迈入了新的里程碑,其IPO征程正式展开。据10月10日证监会发布的消息,大普微已与海通证券签订上市辅导协议,预示着这家国产SSD主控芯片设计领域的翘楚即将登陆A股市场。

大普微的控股股东大普海德持有公司897.6万股,占比14.9211%,同时通过两个有限合伙企业间接持有2.332%股份,总计17.2531%。特别值得一提的是,大普海德的特别表决权股份使得其实际掌握的表决权高达56.60%,成为公司控股股东。这家企业的核心竞争力在于其自主研发的DP系列芯片,以及超过380人的研发团队,具备完整的从芯片设计到产品量产的产业链能力。

DapuStor自2016年成立以来,专注于企业级SSD主控芯片和存储解决方案,产品广泛应用在国内外主流服务器、运营商和互联网数据中心。公司累计获得了近二十亿的股权融资,其智能固态硬盘和数据处理芯片等产品已在全球市场占据一席之地。作为国家级高新技术企业,DapuStor致力于推动“存算一体”和“智能存储”技术的发展,已申请超过300项国内外发明专利,2022年更是荣获了“专精特新小巨人”企业称号,展示了其在行业内的领先地位。

4. 国产数字芯片厂商详细信息

国产数字芯片厂商详细信息


下面我们将从核心技术、主要产品、目标市场和应用方案等方面对这30家公司逐一展示。

中科龙芯


核心技术:MIPS授权架构的CPU及生态圈、跨指令兼容的二进制翻译技术。

主要产品:面向行业应用的“龙芯1号”小CPU;面向工控和终端类应用的“龙芯2号”中CPU;以及面向桌面与服务器类应用的“龙芯3号”大CPU。

应用领域:网络安全、办公与信息化、工控及物联网等领域,并在政府、能源、金融、交通、教育等行业领域取得了广泛应用。


天津飞腾


核心技术:自研ARMv8架构处理器、片上并行系统(PSoC)体系结构。

主要产品:高性能服务器CPU(腾云S系列);高效能桌面CPU(腾锐D系列);高端嵌入式CPU(腾珑E系列)三大系列。

应用领域:国内政务办公、装备制造、云计算、大数据以及金融、能源和轨道交通等行业信息系统领域。


海光信息


核心技术:AMD授权X86指令集架构、“禅定”x86 CPU

主要产品:7000系列、5000系列和3000系列处理器。

应用领域:政府机构和商业服务器应用。


兆芯


核心技术: CPU、GPU、芯片组核心技术。

主要产品:“开先”、“开胜”两大CPU系列。

应用领域: 党政办公、金融、教育、医疗、交通、网络安全、能源等行业。


申威


核心技术:申威64自主可控架构

主要产品:SW1600/SW1610 CPU。

应用领域: 党政、军事、超算、服务器和桌面电脑。


华为海思


核心技术:ARM v8架构授权、达芬奇架构NPU

主要产品:鲲鹏920、麒麟系列应用处理器、升腾AI芯片。

应用领域:服务器、手机、智能终端。


紫光展锐


核心技术:5G通信、AI平台

主要产品:虎贲T7520/T7510/T710系列手机应用处理器、W517/307系列智能可穿戴处理器、春藤系列物联网芯片。

应用方案:5G、AIoT、智能语音、智能穿戴、平板电脑、工业互联网

目标市场:手机、可穿戴设备、工业物联网、 汽车 电子、功率电子。


瑞芯微


核心技术:ARM内核高性能应用处理器、智能语音

主要产品:RK35系列、RK33系列、RK32系列、RK31系列RK30系列、RK18系列、RK MCU系列、RK Power系列、RV11系列。

应用方案:平板电脑、流媒体应用、商业及工业应用、家居应用、智联网应用、视觉应用、车载应用。

目标市场:智能硬件、手机周边、平板电脑、电视机顶盒、工控等多个领域。


北京君正


核心技术:XBurst 系列 CPU Core (基于MIPS 指令集)、Helix/ Radix系列 VPU、Tiziano图像处理器、君正AIE 算力引擎、ISSI存储技术

主要产品:X2000、X1000/E、X1520、X1500、X1021系列微处理器;T40、T31、T21、T30、T20系列智能视频处理器;ISSI/Lumissil存储器。

应用方案:智能音频、图像识别、智能家电、智能家居、智能办公、智能视频。

目标市场:生物识别、教育电子、多媒体播放器、电子书、平板电脑、AIoT等领域,以及计算和通信存储市场。


全志 科技


核心技术:智能应用处理器SoC、超高清视频编解码、高性能CPU/GPU/AI多核整合;

主要产品:A系列平板电脑应用处理器、F系列多媒体处理器、H系列机顶盒OTT处理器、R系列智能语音芯片、T系列车规级驾舱信息 娱乐 处理器、V系列视频编解码处理器、MR系列处理器。

应用方案:智能硬件、消费电子、工业控制、家庭 娱乐 、车联网方案;

目标市场:智能硬件、平板电脑、智能家电、车联网、机器人、虚拟现实、网络机顶盒,以及电源、无线通信模组、智能物联网等多个产品领域。


景嘉微


核心技术:支持国产CPU和国产操作系统的GPU

主要产品:JM5400、JM7200/7201 图形处理器

应用市场:笔记本电脑、一体机、移动工作站、刀片式主板等桌面办公和工业控制领域。


天数智芯


核心技术:全自研通用计算GPGPU

主要产品:7纳米GPGPU高端自研云端训练芯片

目标市场:计算机视觉、智能语音、智能推荐等AI领域;HPC通用计算。


芯动 科技


核心技术:GDDR6高带宽显存技术、4K/8K显示的HDMI2.1技术、国产自主标准的INNOLINK Chiplet和HBM2E高性能计算平台技术

主要产品:智能渲染GPU图形处理器;高速32Gbps SerDes Memory ;高性能计算/高带宽储存/加密计算/AI云计算/低功耗IoT等芯片。

应用市场:高性能计算/多媒体& 汽车 电子/IoT物联网等领域;信创桌面渲染、5G数据中心、云 游戏 、云办公、云教育等主流新基建领域。


高云半导体


核心技术:GoAI机器学习平台、蓝牙FPGA系统级芯片

主要产品:晨熙家族GW2A系列 FPGA、小蜜蜂家族GW1N系列SoC

应用市场:通讯、工业控制、LED显示、 汽车 电子、消费电子、AI、数据中心。


上海安路


核心技术:全流程TD软件系统

主要产品:高端PHOENIX(凤凰)、中端EAGLE(猎鹰)、低端ELF(精灵)系列FPGA。

应用方案:LED显示屏、工业自动化、通信控制、MIPI和TCON显示等。


紫光国微


核心技术:Pango Design Suite FPGA开发软件技术、嵌入式FLASH、高安全加密、内嵌ECC。

主要产品:Titan系列FPGA、Logos系列FPGA、Compact系列CPLD;智能卡和智能终端安全芯片;半导体功率器件;超稳晶体频率器件;5G超级SIM卡。

应用方案:移动通信、金融支付、数字政务、公共事业、物联网与智慧生活、智能 汽车 、电子设备、电力与电源管理、人工智能。

目标市场:金融、电信、政务、 汽车 、工业互联、物联网等领域。


京微齐力


核心技术:AiPGA芯片(AI in FPGA)、异构计算HPA芯片(Heterogeneous Programmable Accelerator)、嵌入式可编程eFPGA IP核、FX伏羲EDA软件

主要产品:HME-R、HME-M、HME-P、HME-H系列FPGA

应用方案:工业控制、医疗电子、消费类电子、广播&通信、 汽车 电子、计算机与存储、嵌入式应用、人工智能。

目标市场:云端服务器、消费类智能终端以及国家通信/工业/医疗等核心基础设施。


智多晶


核心技术:FPGA开发软件“HqFpga”、 自主研发的FPGA架构

主要产品:Seagull 1000系列 CPLD、Sealion 2000 系列FPGA、Seal 5000 系列 FPGA

目标市场:LED驱动、视频监控、图像处理、工业控制、4G/5G通信网络、数据中心等。


成都华微电子


核心技术:可编程逻辑器件CPLD、FPGA硬件设计平台、可编程逻辑器件综合、映射及编程算法软件技术。

主要产品:数字模拟混合信号芯片、可编程逻辑器件、ADC/DAC、模拟电路及接口电路系列产品

应用市场:工业控制、通信和安防等。


遨格芯


核心技术:可编程SoC、异构(MCU)边缘计算

主要产品:CPLD、FPGA、MCU-SoC、AI ASIC、MCU。

目标市场:消费电子、工业和AIoT。


晶晨半导体


核心技术:超高清多媒体编解码和显示处理、人工智能、内容安全保护、系统IP等核心软硬件技术

主要产品:多媒体SoC芯片

应用方案:IP/OTT/DVB机顶盒方案、智能电视、智能影像、智能家居、智能商显。

目标市场:智能机顶盒、智能电视和AI音视频系统终端等,以及IPC等消费类安防市场、车载 娱乐 、辅助驾驶等 汽车 电子市场。


国科微


核心技术:全自主固态硬盘控制芯片、无线数据通信核心技术、AVS2超高清智能4K解码芯片

主要产品:直播卫星高清芯片、智能4K解码芯片、H.264/H.265高清安防芯片、高端固态存储主控芯片、北斗导航定位芯片。

应用方案:智能机顶盒、智能监控、存储控制、物联网

目标市场:卫星广播、无线通信、存储和信息安全、物联网应用领域。


中星微电子


核心技术:组织制定安全防范视频安全数字音视频编解码(SVAC)国家标准、结构化的视频码流、“数据驱动并行计算”架构

主要产品:“星光”数字多媒体芯片、 集成神经网络处理器(NPU)的SVAC视频编解码SoC、SVAC视频安全摄像头芯片、H.264 解压缩芯片、PC摄像头芯片

目标市场:信息安全、图像编码视频安全领域。


澜起 科技


核心技术:高性能DDR内存缓冲控制器、动态安全监控技术(DSC)、异构计算与互联技术

主要产品:DDR2-DDR5系列内存接口芯片、PCIe Retimer芯片、服务器CPU

目标市场:云计算、服务器、存储设备及硬件加速器等应用领域。


兆易创新


核心技术:国产SPI NAND Flash工艺技术、基于Armv8-M架构的Cortex-M33内核高性能微处理器

主要产品:NOR Flash、NAND Flash、GD32系列MCU

应用方案:GD25/GD55 B/T/X系列大容量高性能SPI NOR Flash、车载数字组合仪表解决方案、GSL7001光学指纹识别方案

目标市场:工业、 汽车 、计算、消费类电子、物联网、移动应用以及网络和电信行业。


东芯半导体


核心技术:NAND/NOR/DRAM/MCP设计工艺技术

主要产品:中小容量NAND Flash、NOR Flash、DRAM芯片

目标市场:工业控制、通讯网络、消费电子、移动设备、物联网。


芯天下


核心技术:成熟闪存及新型存储技术

主要产品:SPI NOR Flash, NOR MCP, SPI NAND Flash, SD NAND Flash, NAND MCP等。

目标市场:物联网,显示与触控,通信,消费电子,工业等领域。


聚辰半导体


核心技术:串行EEPROM、逻辑加密卡、零漂移轨到轨输入输出运放

主要产品:EEPROM、智能卡芯片

目标市场:智能手机、液晶面板、蓝牙模块、通讯、计算机及周边、医疗仪器、白色家电、 汽车 电子、工业控制等众多领域。


恒烁半导体


核心技术:基于NOR Flash的存算一体架构;50nm制程的NOR Flash存储

主要产品:SPI NOR flash存储器;基于NOR flash的存算一体CIM AI加速芯片; 基于ARM Cortex的32位MCU

目标市场:可穿戴设备、智能音响、安防监控、物联网IoT、泛在电力物联网、 汽车 电子、消费电子及工业等领域。


得一微电子


核心技术:固态存储控制芯片

主要产品:PCIe SSD主控芯片、SATA SSD主控芯片、eMMC 5.1主控芯片、SPI NAND主控芯片、USB主控芯片

目标市场:通用计算和存储市场,覆盖消费级、企业级、工业级、 汽车 级应用。

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