隨著 3D NAND 擴大應用和封裝技術的進步，SSD Form Factor 已經發生了革命性的變化。SSD 從當初的 2.5 英寸規格形態，到 mSATA、 M.2（2280/2260），再到高集成 BGA 封裝，其尺寸大小已可以做到與嵌入式產品 eMMC/UFS 相當，等于打開了 SSD 在移動智能終端市場應用的新契機。

BGA SSD向芯片級發展來源于3D NAND更高容量的推動力。西部數據/閃迪曾在2013年推出的嵌入式iSSD，尺寸大小為16mm*20mm。由于當時Flash原廠主流1nm工藝單科Die容量僅64Gb，128GB容量SSD至少需要16顆Die堆疊，良率和性能無法保障。隨著3D NAND技術的發展，2018年64層/72層3D NAND單顆Die容量512Gb會成為主流，128GB容量SSD只需要2顆Die堆疊，良率大幅提升。

2017年三星已退出的BGA SSD提供128GB、256GB和512GB容量，東芝BGA封裝的BG3系列SSD也已在年底大規模出貨，尺寸大小均為16mm*20mm。值得注意的是，國內江波龍推出的BGA SSD尺寸更小，其11.5mm*13mm尺寸大小與嵌入式eMMC/UFS相當，使得BGA SSD有望在移動市場打開一片新天地。2018年預計三星也將推出11.5mm*13mm尺寸的BGA封裝的SSD，11.5mm*13mm更小尺寸的BGA封裝已成為SSD發展的風向標。

圖1 SSD Form Factor 變化

Marvell、慧榮、群聯占據 SSD 控制芯片廠主流市場，2018 年國內主控廠商崛起

目前控制芯片市場大致分為三個等級，第一等級是三星、東芝、英特爾、SK 海力士等原廠陣營，他們具有生產 NAND Flash，以及研發控制芯片的能力，主要用于自家 SSD 產品，且基本不對外供應。第二等級是 Marvell、慧榮、群聯等主控廠商，占據大部分非原廠的 SSD 市場。第三等級是國內主控廠，在國家政策扶持下正在快速崛起。

應對 NAND Flash 技術由 2D NAND 向 3D NAND 轉變，主流的主控廠 Marvell、慧榮、群聯等 SSD 控制芯片的糾錯技術已從 BCH 過渡到 LDPC。在 SSD 由 SATA 向 PCIe 接口爆發之際，Marvell 88NV1160、88SS1092、88SS1093 等多款 PCIe SSD 控制芯片除了與國內江波龍公司長期合作，還與金泰克達成戰略合作，都將在 2018 年推出 PCIe SSD 新品搶占新版圖。慧榮在 2017 年推出的新一代 SSD 控制芯片SM2262、SM2263、SM2263XT，支持 PCIe 3.0 x4 通道，支持最新的 NVMe 1.3 協議，并與國內品牌廠金泰克、七彩虹、臺電等搶占 PCIe SSD 市場先機。群聯支持 PCIe SSD 的控制芯片是 PS5007-E7 和 PS5008-E8/E8T，還將在 2018 年 Q2 出貨新 SSD 控制芯片 PS3112 和 PS5012，并與金士頓合作將針對高速、大容量的 PCIe SSD 推出全系列新品。

目前雖然 Marvell、慧榮、群聯占據大部分 SSD 控制芯片市場，但在市場定制化、技術支持、固件開發等方面不能完全滿足客戶需求，再加上國家政策鼓勵國內企業在芯片制造、IC 設計、封裝、測試等方面自主研發，提高創新能力，國內主控廠國科微、聯蕓、憶芯等正在快速崛起。其中國科微 SATA SSD 控制芯片 GK2301 支持國密SM2/3/4 加解密算法，并通過了獲得 EAL3 級別安全認證，成為首款國內國密、國測雙認證 SSD 控制芯片。聯蕓完全自主研發設計的 SSD 控制芯片 MAS090X，獲得國家知識產權局頒布的集成電路布圖設計登記證書，還將推出支持PCIe NVMe 接口的 MAP090X 高端 SSD 控制芯片。2018 年國內主控廠商將展現其實力，目標客戶將瞄準威剛、金泰克、影馳、七彩虹、佰維等客戶群體，搶占 Marvell、慧榮、群聯的 SSD 市場份額。

圖2 主控廠市場分析

2018 年單個存儲單元 4bit QLC 的到來，對主控技術是一個全新的挑戰

2018 年很重要的是 QLC 將會出現在大家的視野當中，對于 QLC 而言，單顆 Die 的容量達到 1Tbit，三星在 2017 年 9 月份的中國閃存市場峰會（CFMS2017）上表示，QLC 將使 SSD 容量推高至 128TB。之所以 SSD 有這么高的容量，是因為 QLC 的單個存儲單元可以保存 4bit 信息，相較于 TLC 的單個存儲單元保存 3bit 容量更大。

2016 年 NAND Flash 由 2D 向 3D 轉變，2017 年三星、東芝、美光、SK 海力士等 64 層/72 層 3D NAND 紛紛實現量產。相比較 2D NAND 而言，3D NAND 帶來了優異的性能參數，單顆 Die 容量實現翻番，可靠性大幅提升，性能、成本等變化明顯，但同時對控制芯片也提出了更高的要求。控制芯片需要實現一系列有針對性的升級，比如：重讀機制，讀刷新，One-shot 編程等，更為重要的是糾錯算法由 BCH 過渡到 LDPC，需要實現硬判決和軟判決算法來保證糾錯的性能，同時很多控制芯片內部需要實現 RAID 技術來提高 NAND 的可靠性，保證數據安全。

QLC 制造工藝相比 TLC（需要 8 種電壓范圍）有更高的 要求，可能需要 16 種電壓范圍。因此，最初的 QLC 產品質 量會較為一般，同時 NAND Flash 會經歷 TLC 向 QLC 迭代提 升的過程，就好像 MLC 向 TLC 過渡一樣。對于控制芯片而 言，QLC 會是一個全新的挑戰，需要更強的編解碼算法， 需要獲取更精確的軟信息來增強糾錯性能；同時需要更精 細的讀電壓調整，更復雜的重讀機制等手段來保證 QLC 的 可靠性。

圖5 SLC、MLC、TLC、QLC區別

公共汽車、智能汽車、無人駕駛等數據存儲對 SSD 需求龐大

隨著人們對安全出行和安全駕駛的重視，城市公交車、長途巴士、火車等移動公共設施都可見車載 WIFI、車載視頻監控等應用。車載 WIFI 終端一般需要承載電影、視頻、音樂等資源，讓智能型手機、平板、筆記本等移動設備輕松上網，以及訪問本地資源。車載視頻監控終端大多是高清攝像頭，24 小時不間斷錄制。不僅需要高存儲空間，還要求存儲設備高可靠性、高性能，以及滿足長時間運行所具備的防震、抗摔、耐高溫、防塵/沙等特殊要求。

SSD 可提供 32GB-1TB 不同容量的選擇，而且 PCIe SSD 具有高效處理數據的優勢，更重要的是相較于 HDD 傳統硬盤更符合防震、抗摔、耐高溫等極端環境存儲的特性，同時更小尺寸的 BGA 封裝 SSD 還可為多樣化需求的汽車客戶提供更靈活的定制化解決方案。

另外，以安全為核心的汽車駕駛輔助系統 ADAS 應用增加，ADAS 支持偵測/避讓、車道偏離警報、盲點偵測、緊急制動、疲勞監控等，這些需要大量 CMOS 傳感器、MEMS 傳感器、雷達等感知環境，新一代 ADAS 需要大容量存儲和高效運算支撐系統的快速反應，尤其是圖像傳感器的數量和分辨率不斷提升，會產生海量數據存儲需求。

圖6 車載WIFI路由器

未來無人駕駛汽車（感應+認知+行動）將變為可能，將配備大量的傳感系統，比如：GPS 接收器、激光雷達、超聲波傳感器，以及高清攝像頭等，為實現自動駕駛汽車提供基礎數據作為參數。未來智能汽車或無人駕駛，不僅是交通工具，更是信息匯總、數據計算和傳輸中心，對數據存儲和處理能力的要求會越來越高，對 SSD 需求更大。

圖7 車載DVR錄像機