存储行业深水区 看国产主控如何逆流而上

近年来，半导体行业受到各方市场关注，而在狂飙突进的两年之后，整个行业都陷入深水区，存储行业也陷入周期性波动之中，但国产存储产业链的发展却丝毫没有停歇，英韧 科技 正是逆流而上的国产主控厂商代表之一。

英韧科技作为一家无晶圆半导体芯片设计公司，自2017年由半导体资深团队创立以来，已成功量产7颗主控芯片，覆盖消费类到企业级存储领域，提供存储主控芯片和固态硬盘解决方案，获得海内外存储厂商的广泛认可。

以下内容节选自闪存市场对英韧科技联合创始人吴子宁博士的专访

采访方“CFM闪存市场”是国内权威的存储市场资讯平台，专业提供闪存行业产品价格，信息咨询，产品顾问，产业分析等极具价值 商业 资讯。

受访人吴子宁博士毕业于清华大学，在斯坦福大学取得博士学位，拥有超过300项专利。创立英韧科技之前，吴子宁博士为纳斯达克上市公司美满电子科技（Marvell Technology Group Ltd）全球首席技术官（CTO）。

1.存储市场变化

回顾这轮存储周期的变化，来自远程应用端的需求大爆发，晶圆产能紧缺的背景下，产业链上下游厂商积极建立库存，推升全球存储市场规模上破1600万美元创新高。然而好景不长，宏观 经济 的恶化令消费需求快速降温，强周期性的存储市场急转直下，近季度原厂库存持续走高，下游厂商降低库存按需备货。那么作为衔接NAND原厂和SSD模组的存储主控商，波云诡谲的存储市况对英韧带来了哪些影响？

来源：CFM闪存市场

对于周期性极强的存储市况，吴子宁博士直言，存储行业一直便是处于起起伏伏的周期变化中，并且存储行情有明显的放大效应，存储供需2%~3%的不匹配，就足以导致行情波动被市场放大。加上在此前价格上升时期，不断扩充的存储产能，使得市场需求回落后，存储行情陷入了低谷期。而对于在原厂和模组厂之间的主控厂商，受存储周期波峰波谷的影响稍微平缓一些。Fabless模式下的英韧，不需要重资产去运作晶圆厂，基本是按照实际需求的变动去调整投片生产，没有过度扩产带来的库存压力，存储行情的强波动性对于英韧这类主控厂商而言，带来的影响会稍微小一些。按照周期滚动向前的发展规律，存储行情回落至谷底后还会重拾上升动力。全球数据体量的持续增长，正是存储需求最为坚实的动力来源。

虽然现在消费终端出货量确有下滑，但在存储细分领域依然涌现了一些增长的应用趋势。疫情时期透支部分PC需求后，当下市场显然更看重性价比。而英韧RainierQX IG5220作为四通道Dram-less的PCIe 4.0主控，采用12nm FinFET CMOS制造工艺，HMB功能下兼具性能、成本和功耗优势，配合QLC NAND经济型颗粒，获得了消费类市场的青睐。而主流的TLC SSD采用的还是2K LDPC，英韧主控完全自主研发的第三代LDPC ECC技术，已经是第二代4K LDPC纠错技术，极大地降低了系统UBER(不可纠错误码率Uncorrectable Bit Error Rate)，使得QLC SSD满足日常需求绰绰有余。

2.NAND发展趋势

另一方面，存储原厂也正在持续推进QLC NAND的迭代升级，尤其放大了QLC NAND的读取优势，与读取密集型应用场景相适配。譬如Solidigm正在积极扩大QLC NAND应用，Solidigm最新192层QLC NAND相比于第一代QLC NAND，program速度提升2.5倍，随机读性能提升5倍，读延迟降低1.5倍。随着更多原厂推出新一代QLC NAND，QLC SSD将在消费型PC市场加速渗透。

来源：CFM闪存市场

显然，NAND Flash朝着密度更大、单位成本更低、I/O性能越高的方向演进，如此发展趋势，就意味着NAND Flash对主控芯片性能的要求变高，需要主控对闪存进行更好的优化、纠错、资源分配等管理，并支持更快的传输协议和接口速度，从而把NAND Flash的高性能彻底发挥出来。

英韧作为主控芯片商，很早就瞄准了NAND Flash的发展方向。吴子宁博士表示，英韧从设计控制器开始，就把QLC NAND的写入特性考虑进去，优化磨损均衡去适配QLC的擦写次数，从底层硬件到固件调适，设定了适配QLC NAND的要求。英韧早在成立之初，就与铠侠等原厂在QLC方面开展合作。基于特有的专利编解码技术，英韧于2018年成功研发并全面启用4K LDPC（低密度奇偶校验Low-Density Parity-Check）纠错技术，并广泛应用于自主研发的消费级和企业级主控芯片中（如Shasta+和Rainier），极大地降低了系统不可纠错误码率，引领了纠错编解码技术在行业的技术创新发展。目前英韧的PCIe SSD各类主控芯片Shasta+及Rainier系列均支持4K LDPC，纠错能力可以完全覆盖QLC NAND。

综合来看，这种四通道下的Dram-less PCIe 4.0与QLC NAND的组合方案，与主打自主4K LDPC技术的英韧契合度极高，不仅能够减少高性能主控的功耗对SSD带来的散热压力，同时还兼具高速性能和大容量低成本的性价比。对于消费端而言，PCIe 4.0 Dram-less的QLC SSD既可拥有大容量高性能低功耗的存储体验，价格又更加适中，正好处于PCIe 4.0旗舰和PCIe 3.0旗舰之间的价格折中区间，如此便让PCIe 4.0 SSD有了更好的性价比。

3. PCIe接口的SSD

对于主控产品的类型而言，主要分为SATA和PCIe，其中SATA使用的是AHCI通讯协议，PCIe使用NVMe通讯协议。AHCI是早期基于机械硬盘的设计，并不适用于低延时的闪存，为了释放高密度高性能NAND的最大潜力，在SATA 3.0发布的同年，英特尔、三星、Marvell等90多个企业，开始着手为SSD量身定制NVMe协议。以将闪存性能完全激发出来为目标，NVMe标准自设计起就充分利用了PCIe接口的低延时和并行性，允许SSD通过PCIe直连CPU，大幅提高带宽和降低延时。

总得来说，SATA SSD的竞争对手主要是机械硬盘，为SSD的应用普及功不可没，早期更是对2.5英寸机械硬盘形成降维打击。从传输性能来看，SATA SSD对比机械硬盘有明显优势，SATA SSD传输速率最高达到550MB/s，是100MB/s上下的机械硬盘的五倍。不过随着PCIe通讯协议的快速发展，SATA与机械硬盘相比的优势在PCIe面前变成了劣势。市场选择SATA更多的是因为“以价换量”，相同容量下SATA SSD价格更划算，又或者说以同样的成本，SATA SSD的存储容量会比PCIe SSD更大。

但在这轮存储下行周期中，决定SSD成本和容量的闪存颗粒价格跌幅更深，短短一年间，以相同价格可以在市场中购入之前双倍容量的SSD。尤其512GB、1TB的主流SSD市场，被PCIe SSD快速占领。促使SATA SSD市场份额不断被挤压，企业级应用集中在成本优势更明显的数TB级存储，与机械硬盘争夺数TB级别的系统盘市场。

即便刨除短期行情带来的变化，从长期发展的角度来看，在日新月异的市场发展规律面前，长期停滞不前的技术终有一天也会被市场抛弃。SATA传输性能定格在600MB/s后便难有提升，而这是早在2009年就定义的SATA 3.0传输速度。反之NVMe自设计起就充分利用PCIe接口特性，自2011年问世起便快速迭代发展，最新的NVMe 2.0针对企业级存储特性进行补充，做出更加模块化的规范。那么不断追求创新技术的英韧，一直以来也是集中力量发展PCIe主控。

4.英韧科技概况

英韧科技的主要产品为SSD主控芯片和数据中心SSD解决方案，从已经量产的7颗主控芯片来看，英韧产品主要集中在PCIe主控，PCIe Gen4主控Rainier实现了目前市场上PCIe主控芯片的最强性能和最低功耗。其采用12nm先进制程，在不工作时降低或者关闭时钟频率，针对LDPC会有大量片内存储器访问，导致功耗高的问题进行改进，使得英韧主控内部数据搬迁极少，大幅降低了功耗水平，并对LLR Table的选择做了很多优化，不刻意追求高精度。

另外，随着新型NAND Flash存储密度提高，从4-plane增加到6-plane，NAND本身的I/O性能得到大幅提升，能效比显著提升，也需要与制程更先进、性能更高的PCIe主控相互成就。

对于主打PCIe主控的英韧，需要面对的是PCIe主控前期高昂的沉没成本，吴子宁博士对此表示，开发主控芯片前，英韧首先会评估投入产出比，以及财务层面ROI等各项指标，做足前期准备后再进行产品的投入开发。主控赛道竞争激烈，有先发优势的主控厂商率先站稳市场，并进入研发量产的良性循环。英韧一直有着鲜明的市场定位，在英韧的基因里，追求着先进技术和创新科技，敢于走在行业的前列，确保每一代技术更迭中都处于主动出击的一方。

通过吴子宁博士对英韧的阐述，可以看出英韧鲜明的企业文化，这也在英韧名字的背后皆有体现——英韧的公司名字来源于Innovation（创新）和Grit（坚韧）。在未来，英韧也将继续秉持这两个信念，以自研国际最先进产品、技术为目标，与更多的产业合作伙伴携手，研发及优化各应用场景解决方案，扩大国产固态存储技术及产品在国际领域内的影响力、领导力。