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上升，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逐漸成為市場主流。進而吸引了越來越多的SSD主控玩家加入其中。

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***和美國等地方的廠商，毫無疑問，一場SSD主控爭奪戰正式開打。

***廠商統治的市場

SSD流行起來是最近幾年的事情，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為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，更是成為了行業的榜樣。進入最近幾年，國際市場上的第三方SSD主控供應商主要由慧榮、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主要集中在美國的Marvell和Microchip（收購PMC而得），面向的主要是工業領域和企業級系統；而消費類低端控制器芯片則主要由***慧榮（SMI）和群聯（Phison）瓜分。其中慧榮的市場份額更是高達30%。

據了解，SMI之所以能發展起來，是因為他們對2D TLC NAND閃存技術迭代和對低品質NAND閃存顆粒（INK DIE /RECLAIM/拆機片等）的友好支持。這讓他們一戰成名，超越MARVELL和JMicron，成為當今SSD主控器行業霸主，其賴以成名的SSD主控器則包括了SM2246和SM2256。

隨后通過全面優化升級版本量產SSD主控器產品推出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。

經過多年的發展，現在的慧榮科技在消費性SSD控制器上有全系列的產品，覆蓋了SATA到PCIe。從高效能到主流，SMI都有相對應的產品：在SATA部分，SM2258/SM2259是面向對穩態性能要求較高的應用，像是server, Game PC．而SM2258XT/SM2259XT則是鎖定在一般消費者日常使用的SSD，提供使用者遠高于機械硬盤的效能與順暢感

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，在這個領域的表現都是名列前茅的。

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、聯蕓科技、華瀾微電子和憶芯科技最為知名。

據官網介紹，得一微電子成立于2017年，是由硅格半導體（成立于2007）與立而鼎科技（成立于2015）兩家公司合并而成，是全球重要的閃存控制芯片供應商。據羅挺介紹，公司主要提供兩個品類，四個型號的的SSD主控產品，一個是SATA的（YS9081XT,YS9083XT），另一個是PCIe產品，其中YS9201控制器已經量產；YS9203正在試產，預計明年Q2才會量產。

“過去的多年里，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控制器的主要保證”，羅挺告訴半導體行業觀察記者。

聯蕓科技則是國內SSD主控的另一個重要玩家。據了解，聯蕓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產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，聯蕓科技首款支持3D NAND閃存顆粒的SSD主控器（MAS080X）實現量產，并為客戶提供支持鎂光/因特爾32層3D NAND（B0KB/L06B）閃存顆粒的SSD固態硬盤完整解決方案，并在ADATA、APACER、BIWIN、HIKVISION、INNODISK、KINGSPEC等客戶實現規模量產，從而奠定了聯蕓科技在國產SSD主控器領域的行業地位，也實現國產SSD主控器可大規模商用的歷史性突破。

“我們在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已經量產3D NAND閃存顆粒，也成為行業率先正式量產支持intel最新推出的N18 QLC閃存顆粒的首款SATA接口SSD主控器，并早于SMI 2259XT以及PHISON S11T在終端客戶實現大規模量產，這是國產SSD主控器近十年來首次取得量產支持最新NAND閃存顆粒快于國際SSD主控器的一次重大進步，也可能成為SSD主控器市場國產化轉折的標志點和大事件”，聯蕓科技（杭州）有限公司副總經理李國陽說。

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，由一支在美國硅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。按照公司官網介紹，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。

從華瀾微總裁駱建軍介紹中我們得知，他們目前可供SATA,SAS, PCIE等接口的SSD控制器芯片系列，不僅僅可以滿足一般消費類應用，而且正在逐步發展的高端企業級應用。不僅僅如此，華瀾微的芯片還能夠提供國際通用加/解密算法（如AES）和國家商業密碼算法電路（SM2/3/4）的硬件支持，是中國最早把商密算法集成到SSD控制器的公司。

成立于2015年的憶芯科技是專注于企業級SSD主控芯片研發的，公司自成立以來，已申請三大核心專利板塊StarNVMe 、StarLDPC、StarFlash合計專利近百項，現在也提供了PCIe NVMe SSD主控，STAR1000和STAR1000P兩款。據了解，現在他們對消費級產品也有涉水。

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

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

李國陽表示，國產SATA接口SSD主控器已經達到國際先進水平，但在PCIE接口方面，還有很大的成長空間。 “雖然有多家國產SSD主控器廠商聲稱推出和量產PCIE接口SSD主控器，但實際量產非常少，主要還處于樣品和小規模試產階段，要達到規模量產程度還需求較長路要走，可以說國產PCIE接口SSD主控器與國際先進水平相比差距更大。短時間內，還無法與國際一流PCIE接口SSD主控器進行PK和對標。”，他強調。

華瀾微總裁駱建軍更是直言，目前，國產SSD控制器實際上魚龍混雜，只有極少數廠家真正是“國產”的。即使國產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里，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。

憶芯科技相關負責人也指出，這個差距主要體現在三個方面：第一，受國際大廠標準，技術演進控制，國內的技術眼界稍微受限；其次，目前flash 大廠還是以國外為主，對國內企業支持力度相對有限；第三，SSD controller領域國內各種積累，技術，產品，和國際大廠相比也相對有限。

慧榮科技資深副總段喜亭先生告訴半導體行業觀察記者：“首先，隨著NAND閃存正式進入3D制程發展，主控芯片的設計愈加復雜、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，目前大多還是使用國際的NAND閃存，而中國固態硬盤主控芯片也還需要跟國產NAND閃存有個長時間的磨合，畢竟對SSD來說，可靠性是需要長時間檢驗的，而這部分可在產品上慢慢磨合,透過經驗累積來體現”，Nelson S. Duann補充說。

如何才能突破？

隨著NAND Flash層數的增加，還有其他不同存儲的引入，這就給SSD主控帶來一些新的挑戰。對于這些國產廠商來說，如何保證自己能穩步發展，進而追上國際的先進水平，就成為他們關注的重點。

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：

首先，在性能上，當PCIe成為SSD主控的前端介面之后，SSD的速度便演進的越來越快，目前主流的PCIe NVMe SSD的連續讀寫都到了3GB/s上下，未來前端介面還會繼續往PCIe Gen4邁進 SSD控制器是一個具體而微的嵌入式系統，芯片內部有CPU搭配邏輯電路以及類比電路控制系統動作，對外有前端的PCIe，有DRAM介面，有NAND介面．當系統速度越高的時候，多個介面的協同運作便變得極為重要，一但有考慮不周全的地方，整個SSD系統就不能發揮出預期的效能 SMI 一路從SATA到PCIe SSD主控芯片走來，已經累積超過10年在SSD主控上設計的經驗，今年已經推出第三代的PCIe NVMe SSD主控芯片，現在的性能跟三星與英特爾最高端的SSD相比是并駕齊驅了．

其次，速度提高了，功耗也會跟著提高，但PCB卻從SATA的2.5寸變成更小的M.2 因此降低功耗與加強散熱變得十分重要，在這上面SMI已經從兩部分著手，第一是優化控制器的結構，由于SMI是提供主控與固件的整體解決方案，因此，在結構上便可以讓兩者緊密合作，并藉由automatic clock gating, multi power domain, 等減低功耗的技巧，達到性能與功耗的最佳化 第二是使用最新的半導體制程，如28nm, 16nm, 12nm等，新的制程可以使用較小的電壓驅動電路，因此功耗也可以有效降低，然而新制程的開發費用十分龐大，單單一套28nm的光罩需要1000萬人民幣，16nm 的光罩更高達2000萬人民幣，新的競爭者想要進來的話是越來越困難，SMI因為是市場龍頭，有能力也會持續投資維持領先地位．

第三，是閃存的調適性，閃存由于不可復寫，有限的寫入次數，較容易有讀干擾以及寫干擾等等特性，因此在使用上需要控制器做mapping table, wear leveling,garbage colleciont等， 再加上各家以及各個世代的閃存的特性不同，在SSD控制器上設計上需要保持很好的彈性，讓固件能夠搭配不同家，不同世代的閃存都能操作。

聯蕓科技李國陽也指出，目前很多非SSD行業專家和人士，都只是在關注SSD主控器本身，其實這是非常不全面的，并產生了技術和產品上的錯覺，SSD主控器研發成功與否，和是否能夠實現大規模量產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、大規模量產研發難度等整體難度：

首先，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、對國產密碼算法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、磨損均衡管理、壞塊管理、數據緩存管理、掉電保護等在內的固件算法的好壞 直接影響到最終開發的SSD解決方案是否能夠量產，是否有競爭力的最為重要的指標。

第三，一顆SSD主控器是否能夠量產，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閃存顆粒特性差異較大，同一廠商NAND顆粒制程不同，產品差異性也非常大。這些NAND閃存特性，只被NAND顆粒原廠所掌握，而且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主要包括：三星、因特爾、鎂光、海力士、閃迪，這些廠商都是行業巨鱷，實力非常小的國產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產。

華瀾微駱建軍的觀點則認為，SSD控制器芯片的難度，主要是四個：

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，即一秒鐘傳輸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，因為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，其中理解錯誤或者遺漏一兩點定義和描述，都可能使得芯片失敗；

第二個是難度在于閃存管理算法，主要包括糾錯算法、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可能指揮這個“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，很多做芯片的人看不起固件工程師，這是硬件中的軟件，芯片好比骨頭，很硬很重要，軟件好比肌肉和皮膚，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，好比韌帶，所以也有人叫它“韌體”。

當然， 最后實際上還有一個最大的難點，就是投入風險大，一個芯片的試驗，僅僅掩模（MASK，即照相底板費）就是100多萬美元（28納米工藝），還不算人力費用和其他成本，一兩個設計中的瑕疵，都可能使得一切付諸東流。

得一微電子的羅挺表示，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對編程方式、結構和算法方式、平衡性能、成本和功耗和可靠性都提出了新的要求，這都是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，這都是對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，國產SSD主控器如需要獲得突破，需要持續投入資金、人力和物力，需要少于一點浮夸，多一點踏實，腳踏實地，持之以恒，最終通過技術和產品品質被市場認可，這才是唯一出路，而REMARKING國外廠商SSD主控器，號稱國產化的做法無異于飲鴆止渴，后患無窮，也對我國信息安全帶來極大的安全風險，我也衷心祝愿那些真正在推動SSD主控器國產化的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”，李國陽最后說。