存儲控制器國產化之路的「芯」徵途

2021-02-23 天天IC

集微網消息,國內存儲器三大劍客長江存儲、合肥長鑫、福建晉華最近動作頻仍,紛紛投資擴建,助力存儲器晶片的研發與量產。而數千億元的投入只為補齊存儲器領域的「短板」,在國家信息安全層面搭建新的「盾牌」。中興事件的持續發酵、美國加強對華為的審查等檯面上的明戰,更讓國內IC業明了生態的重要。存儲產業在全球IC業的比重超過三分之一,中國本土投入重金打造存儲生產線,為與之配套的存儲控制器廠商開闢了巨大的機會。

關於存儲控制晶片的重要性,中國第一顆電晶體的設計參與者、中國半導體領域開拓性的專家鄧先燦教授的描述比較通俗形象:「硬碟就好比是數據存儲的倉庫,存儲器是房間,控制器是大門、是看門人;大門和看門人必須是中國人,信息才能夠安全。」 為掌握晶片領域制高點,不只要在設計工具(EDA)、智慧財產權核(IP)、生產製程、材料、軟體等全面布局,在處理器(CPU)、可編程器件(FPGA)等通用關鍵晶片突破,更要尋求在視頻音頻、信號處理、存儲控制器、通信協議等方面的專用IC的開拓。與國家大力打造存儲器產業相呼應的是,作為產業鏈必不可少的環節,存儲控制器領域的爭奪亦不容忽視。

 

現實的突破

為何控制器晶片如此重要?眾所周知,在信息存儲應用領域,大量涵蓋存儲卡、U盤/移動硬碟、固態硬碟乃至大數據存儲設備和伺服器高速總線的核心控制器晶片,都需要存儲控制器來完成相關的存儲功能。以固態硬碟為例,固態硬碟如今是電腦的標配,固態硬碟的核心是控制器和存儲器兩部分,存儲器是信息存儲的標準單元,追求高密度存放數據,而存儲控制器,則是管理存儲器並通過計算機總線和主晶片實現數據讀/寫的複雜功能晶片,實際上它是一顆包含了計算機接口核心技術和存儲晶片管理技術的片上系統晶片(SoC)。

在存儲應用市場,不只是存儲器「旁落於人」,存儲控制器領域也大都為國際巨頭所掌握,除了各快閃記憶體原廠如Samsung、intel、Toshiba、Sandisk等具有自己的存儲控制器外,第三方存儲控制器廠商SMI、Marvell等也佔據較大市場份額。而中國要實現信息安全,這些晶片必然要國產化。國內一些廠商也在縱身投入,率先衝出「重圍」的杭州華瀾微電子股份有限公司(SageMicro)集十數年之功,設計並產業化了具有自主智慧財產權的系列晶片,包括十幾個型號的SD/eMMC/CF存儲卡控制器、固態硬碟、計算機接口橋接/硬碟陣列控制器晶片,在國內外市場不斷獲得佳績。

華瀾微副總裁兼首席營運長周斌告訴集微網記者說,控制器晶片涉及CPU、接口、IP、算法等多重因素,一方面華瀾微多年來積累起了計算機接口和固態存儲方面豐富的智慧財產權核(IP)和算法,如快閃記憶體管理的算法、糾錯算法、加密解密算法,從SD/MMC到USB 、從IDE到SATA、PCIe和NVMe的物理層到協議層等的IP積累。這些IP在國際市場上的單次授權費用都會超過幾十萬美元,而華瀾微團隊十幾年潛心開發了這些自主IP 。另一方面,華瀾微還通過核心的加密算法技術實現了數據信息安全的晶片級防護。「這些IP不只是華瀾微獨有,如果國內外有客戶需求,還可以授權的方式提供給客戶。」周斌強調。

在存儲控制器晶片攻城略地之外,華瀾微在存儲橋接晶片領域也獲得了國際和國內市場認可。通過收購20多年歷史Initio(晶量電子)完善市場配置,由於三大硬碟廠商都是Initio晶片的客戶,華瀾微在存儲橋接晶片領域出貨不斷攀高,成為繼臺灣祥碩和智微之後的國際主流橋接晶片廠商。

同時,除提供自主可控存儲控制晶片、橋接晶片外,華瀾微還雙管齊下,整合供應鏈,開發可控安全的國產全固態硬碟及大容量固態存儲板卡等標準和定製化系統產品,比如前兩年開發的2.5英寸的10TB全球最高密度硬碟以及具有特色應用的固態硬碟,滿足了相關行業用戶的深度應用需求。據悉,華瀾微按實際需求設計的各種加密存儲和加密自毀方案,成為全球各國安全存儲方面的主流選擇。為配合國產化應用需求,華瀾微還配合客戶在龍芯、申威、飛騰等平臺和中標麒麟、銀河麒麟等作業系統下做應用開發,並配合客戶應用推出了一系列加密硬碟、分區硬碟、自毀硬碟。也因此,華瀾微完成了轉型為國內頂尖的存儲控制器晶片、模組及系統提供商的蛻變。

而華瀾微並不因此而自得。周斌說:「華瀾微是這一細分行業的精緻的耕耘者,專注於存儲控制器晶片和計算機/伺服器接口晶片市場,實現國產化肯定是有益於中國信息安全的使命。但對於華瀾微來說,重要的仍是在國際大競爭環境下盈利生存,以理智、友好、平等看待任何競爭,以堅韌不拔、踏踏實實的努力來獲得客戶信任為根本,華瀾微倡導的文化就是『激情創新、用心造芯』。」

持續的考驗

畢竟開發晶片一直以來的命題就是要不斷迭代,而存儲器控制器也概莫能外,並且面臨與市場需求「共振」的挑戰。

周斌介紹說,一方面,從磁介質存儲到固態硬碟,從RAM、ROM到3D NNAND等,存儲介質變化越來越快。同時一部分快閃記憶體廠自己做控制器,為第三方存儲控制器廠商帶來新的壓力。另一方面,隨著物聯網、AI和大數據等技術的發展,客戶定製化需求越來越高,存儲接口越發多元化,從傳統SATA、SAS再到PCIe接口晶片。此外,更高速率、更低功耗、更安全等要求對控制器的CPU、算法等要求日益走高。這就要求控制器廠商要不斷提前規劃和布局,備好「彈藥」來上場。

從市場來看,產業發展需要不斷「因利制權」。周斌分析說,當下全球固態硬碟控制器2億顆,傳統磁碟存儲控制器6億顆左右,總需求量在8億顆左右,未來固態硬碟控制器的需求不斷走高。從控制器接口來看,既有傳統主流的IDE、SATA、SAS控制器接口晶片,也有迅速成長中的PCIe接口晶片,目前固態硬碟應用市場中PCIe佔三成,SATA接口佔六成,而SAS接口大約佔一成。未來由於大數據和伺服器應用的需求不斷增長,PCIe接口佔比將攀升,以滿足越來越多的數據加速、高速緩存等功能實現。

 著眼於未來應用變化和市場走向,華瀾微除在存儲控制器領域潛心耕耘國內外市場之外,也將面向伺服器存儲控制器晶片和大數據硬碟陣列控制器開始「增量」計劃。周斌認為,這不僅是適應國內大數據和伺服器產業的技術變革需求,同時也是滿足存儲器、伺服器國產化需求之舉。在高性能的硬碟控制器、硬碟陣列控制器領域,華瀾微將持續開拓。 

未來的機會

在中國集成電路晶片進口額達2000多億美元、超過石油的今天,華瀾微成為極少數以中國晶片出口全球的IC設計公司,全球知名硬碟公司希捷、東芝都是華瀾微的客戶,這既是一份殊榮,亦是一種鞭策。

最近的中興事件、華為被美國調查等事件引發國內IC業的集體反思。可以說國內IC業一直是在冒著炮火匍匐前進,如今炮火已越來越兇猛,國內IC業的生態羸弱,需要多年的投入以及不隨大流、創新、冒險、容錯的社會文化氛圍和教育體制跟進。  

對此,周斌指出,IC業向中國轉移的大趨勢不會改變,國內有最大的應用市場,照搬是不行的,一定要下沉到應用場景,不斷積累,不斷突破,一版版地潛下心來做。 同時,要注意的是,晶片處於產業鏈的上遊,從晶片到軟硬體集成,從參考設計再到客戶應用,鏈條很長,從開發到量產進入市場的周期也很長,要提前做好規劃,瞄準應用深潛。同時,也希望國家在政策、標準、資金等各方面做好頂層設計,不斷優化環境。

如今國內的產業環境也在不斷遷移,智慧型手機正在加速洗牌,5G、物聯網、人工智慧、區塊鏈等新業態,將成就新的勢力和新的業態。業內人士曾指出,中興通訊再次被精準打擊之後,行業企業只有把性能真正做到適應產業應用,能夠走出實驗室實現量產,可以大規模替代進口晶片,才能幫助國內系統廠商解開套在脖子上的枷鎖。這是需要成千上萬個晶片設計企業才能夠完成的產業鏈,也只有成千上萬個設計公司才能夠支持起投資巨大的半導體生產線,反過來,半導體生產線也才能夠有足夠的「米下鍋」,形成良性循環。

事實上,在存儲控制器領域,華瀾微一開始就立足國內但並非局限於國內,而是直接進入了國際競爭,雖然歷經艱難險阻,但長期來看,這是我國晶片發展必然要面對的局面,早適應、早參與,才能夠獲得更持久的忍耐力和更強大的競爭力。

相關焦點

  • 【深度】存儲控制器國產化之路的「芯」徵途:現實的突破、持續的考驗;國科微、天津飛騰入駐海南信息安全基地
    1.存儲控制器國產化之路的「芯」徵途;集微網消息(記者 艾檬),國內存儲器三大劍客長江存儲、合肥長鑫、福建晉華最近動作頻仍,紛紛投資擴建,助力存儲器晶片的研發與量產。而數千億元的投入只為補齊存儲器領域的「短板」,在國家信息安全層面搭建新的「盾牌」。
  • 為什麼要實現存儲控制器國產化?
    臺灣廠商在內存產業裡主攻存儲控制晶片,這些無晶圓廠的設計公司在這一領域才擁有最大的影響力和發言權。雖然內存晶片的銷售對存儲產業有很大的影響,但是由於內存晶片必須通過兼容的存儲控制器才能夠工作,因此,可以說,存儲控制器是存儲產業必不可少的關鍵性組件。例如,SSD作為快閃記憶體的主要市場,就需要通過控制器和快閃記憶體晶片才能夠組成最終產品。
  • 江波龍電子:存儲「國產化」浪潮下,加強研發投入才是正道
    商用級、企業級、定製化SSD產品全方位展示江波龍在1999年正式踏上了「存儲之路」。G500系列覆蓋市面上主流的2.5 inch和M.2兩種形態,Firmware皆由江波龍團隊完成,對主控和顆粒進行了深度底層優化,採用了江波龍定製的國產高性能主控晶片,快閃記憶體為長江存儲的64層3D NAND,適配主流國產化CPU,包括鯤鵬、飛騰以及龍芯等,適配主流國產化OS,包括統信UOS和麒麟OS等。
  • 中國半導體:芯芯之火如何燎原?
    中國正在發展存儲晶片製造面臨技術、成本、價格、專利四大挑戰,可是為什麼還有長江存儲等一批國產化半導體廠商堅持要幹呢?不僅是存儲晶片,整個中國半導體行業已經堅持了多年,雖然不能與國際化的大廠相提並論,但也值得把他們名字說一下。
  • CINNO Research | 存儲控制器:下一個中國半導體產業投資的新時代
    若是有關係的話也是與臺積電、聯電等晶圓代工廠和封裝廠有關,臺灣真正參與表演並具有角色地位的是存儲控制器廠家,這些Fabless(無晶圓公司)才是臺灣半導產業在存儲產業具有一定的話語權。然而存儲器晶片雖然銷售額和行業影響力巨大,但是在產業應用中必須是和存儲控制器晶片配合才能夠組成為最終的產品(如附圖一示意),即存儲控制器晶片是屬於必不可少的IC。
  • 中央預算單位伺服器、存儲、交換機等核心信息產品國產化採購提速
    (一)雙控制器,64GB緩存;配置緩存斷電保護功能,標配BBU+Flash,保證斷電時緩存數據永久保存;配置4個8Gbps FC主機埠和4個千兆iSCSI主機埠;配置 32 塊600GB 15Krpm SAS硬碟;電源、散熱模塊、控制器的部件冗餘且可熱插拔;配置與伺服器數量等同的多路徑管理軟體、主機管理軟體;4根不小於10米光纖線纜;三年免費工程師上門及整機硬體保修服務
  • 【項目動態】對標國際原廠,釋放國產化存儲主控芯實力
    雲計算及數據中心的建設都預示著國內PCIe存儲市場的龐大商機,同時由於疫情影響,電子信息產業成為防疫重要基礎產業。預計未來三年,中國雲計算市場規模仍將保持35%以上的增長速度,到2021年,市場規模將達到2828.1億元,增長率達到35.4%。另一方面,為響應國家自主可控市場的號召,自主可控存儲晶片正加速推進,這將產生越來越大的高性能計算機與伺服器市場需求。
  • 深耕行業存儲市場,矽格與國產化生態共「飛騰」
    2020年12月29日,以「芯科技 新生態 共飛騰」為主題的飛騰生態夥伴大會在天津于家堡洲際酒店隆重召開
  • 中國國產化處理器進展綜述
    在對基於指令集架構的國產化處理器進行詳細分類的基礎上,分析普通級國產化處理器和宇航級國產處理器的基本架構、關鍵技術及產品應用情況,並以國內高性能處理器龍頭企業為例,介紹國產化處理器的產品、技術、市場等方面的行業現狀,從國內外的前沿技術出發展望國產化處理器的未來發展趨勢。
  • 深耕行業存儲市場,矽格與國產化生態共「飛騰」 | Portfolio News
    2020年12月29日,以「芯科技 新生態 共飛騰」為主題的飛騰生態夥伴大會在天津于家堡洲際酒店隆重召開,吸引了包括兩院院士、政府領導、業內專家
  • 【芯人物】李亞軍:集成電路併購獵場的「守」獵者;固態硬碟控制晶片成就全「國產化」;廈門火炬高新區打造石墨烯新高地
    唯有企業間加強合作,實現產業鏈高效聯動,兼收並蓄,才能加快推動核心技術的國產化之路,助力網絡強國建設。基於這一背景,國科微和龍芯中科決定進一步深化合作。在近日由國科微與龍芯中科戰略合作籤約暨國內首款全國產固態硬碟控制晶片發布儀式上,雙方籤訂戰略合作協議,龍芯中科在後續主板方案上將國科微作為首選國產固態硬碟供應商,國科微則在後續晶片產品中將龍芯中科作為嵌入式CPU IP核首選供應商。
  • 金士頓新款SSD意外「變芯」,扯出兩大存儲控制器巨頭「互撕」恩怨
    (SSD)新產品 A2000 和 KC2000 系列,意外透露內含的存儲控制器「變芯」。(來源:金士頓官網)在存儲控制器江湖中,各大巨頭都有自己的生態系統供應鏈和合作夥伴,金士頓在 NAND Flash 快閃記憶體晶片上,與日系存儲大廠東芝(Toshiba)為長年的緊密合作夥伴,其次是 SK 海力士(SK
  • 華瀾微視角:從硬碟控制器到硬碟陣列控制器的變遷
    這家成立於2011年的創新企業,由一支在美國矽谷歷經錘鍊的技術團隊組成,專業研究數據存儲與信息安全核心技術,提供數據存儲與信息安全領域的集成電路晶片與技術方案,國內唯一全系列擁有數碼存儲控制器晶片的高科技公司。演講信息駱建軍,博士、教授、國家「萬人計劃」、國務院特殊津貼人才。
  • 英銳集團全系列高性能存儲產品首度亮相2021存儲產業趨勢峰會
    關於英銳集團 英銳集團具備快閃記憶體控制器和高端SSD產品的設計能力,全系列高性能存儲產品滿足於物聯網,汽車電子,人工智慧,5G等多個創新領域的晶片需求,覆蓋消費級到企業級各種應用場景。從集成電路的研發設計、晶圓製造、封裝測試和銷售等業務。
  • 江波龍與天貓籤約,打造中國存儲新生態
    在未來20年裡,江波龍將逐步走向國際化,並聯合國內的存儲晶片企業為推動存儲的國產化而努力。」天貓開店,呼籲存儲產業國產化江波龍20周年慶典現場,江波龍與天貓籤署了戰略合作協議,宣布正式達成合作,將共同推動中國存儲產業國產化。在籤署儀式上,江波龍方面提及了三組重要的數據。
  • 數據存儲小知識:什麼是存儲控制器?
    什麼是存儲控制器,存儲控制器有什麼作用?相信這是很多初入存儲職場新人經常會遇到的問題?
  • 行業分析 紫光國芯點評報告:有望整合長江存儲,存儲器晶片國產化進展可期
    半導體存儲器擁有800億美元的大市場,因此,參與到存儲器國產化浪潮中的企業都有望從中受益。建議重點關注以下幾個方面的公司:1)存儲器國產化的主體單位,包括紫光國芯、兆易創新等;2)存儲器產業鏈的配套企業,包括設備供應商七星電子、大族雷射等,材料供應商上海新陽、南大光電、興森科技等,封測配套廠商華天科技、深科技、太極實業、晶方科技等,廠房設計和建設廠商太極實業等;3)潛在進入產業鏈的公司,包括有望切入存儲器封裝測試的長電科技、通富微電、大港股份等,
  • 晶片揭秘 | 道格特獨家揭秘晶圓測試核心耗材探針卡的國產化之路
    收錄於話題 #大咖談芯 晶片揭秘主播 幻實(左)對話深圳道格特科技有限公司副總經理王凱華(右) 在晶圓製造完成後,需要對「
  • 變頻控制器:充滿變數,但提速發展的光明前景沒有改變
    無錫和晶科技股份有限公司的業務以家電控制器的研發、生產為主,同時生產用於汽車電子、醫療電子、工控電子、通信電子等領域的控制器。2020年,和晶變頻控制器銷量超過1000萬件,同比增長超過30%,主要配套變頻冰箱製造,部分變頻控制器配套洗衣機、吸塵器等產品領域。