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存储芯片厂商扎堆SSD市场 淘汰赛开始

2016-01-06

  今年存储产业最热的事件莫过于紫光入股西部数据,西部数据收购闪迪。紫光随后又收购台湾力成,并在收购同方国芯后计划建立存储芯片厂。存储芯片作为目前全球第一大半导体芯片,占整个IC产业规模的30%。TrendForce资料显示,2015年大陆DRAM采购规模估计为120亿美元、NAND Flash采购规模为66.7亿美元,各占全球DRAM和NAND供货量的21.6%和29.1%。随着NAND Flash技术的演进,快速成长的SSD市场成为主控厂商发力的重点。

  SSD日趋兴盛,有其特性的优势也有产业发展的因素。慧荣科技(Silicon Motion)产品企划部协理黄士德表示,SSD(固态硬盘)相较于传统硬盘具备传输速度快、低功耗与耐震等优势,能带给PC使用者更佳的使用经验,是目前消费性存储最佳的选择。由于NAND的主流制程在2015年从19nm与20nm转移到15nm与16nm,SSD的价格也跟着下降,再加上SD与USB的市场需求降低,让NAND一整年都呈现供过于求的情况,也让所有NAND大厂与模块厂都把SSD当做去化NAND的重要管道,128GB的SSD已经有低于50美元,256GB也有低于80美元的机种,大大的刺激消费市场的需求。

  Client SSD市场

  数据显示,零售Client SSD市场每年需求量为3000万片,平均容量250GB。从PC OEM Client SSD市场来看,内嵌到台式电脑、平板电脑、笔记本电脑的SSD每年需求量为7000万片,平均容量200GB。笔记本内置SSD占比将在2017年达到50%。

  Marvell市场总监陈昭维表示,与机械硬盘相比SSD在体积、性能上有绝对的优势。SSD是业界少数保持两位数成长的市场。特别是PC OEM对SSD的采购需求快速成长,Marvell在SSD开发上以PC OEM为主,同时产品规划也涵盖各种市场需求。

  Marvell作为全球最大的硬盘控制器厂商,占有全球硬盘控制器70%的市场份额。也是全球第一大独立SSD控制器厂商。芯片出货量达10亿颗。拥有超过5000项研发专利,合作伙伴涵盖了全球主要的存储供应商。

  最近,Marvell与中国本土厂商江波龙达成战略合作,后者开发基于Marvell主控IC的SSD,可以无缝地从硬盘切换到SSD。而Marvell向江波龙开放源代码,江波龙用时不到一年便研发推出了SSD产品。采用的Marvell 主控芯片包括88NV1120和88NV1140两款,主要针对Client SSD市场。Marvell 88NV1120和88NV1140可使小型SSD解决方案可集成到超薄平板电脑、Chrome设备以及二合一混合式/可拆卸PC平台中。

  SSD的价格正在逼近HDD,目前500GB HDD的价格大约在40美元,而2015年128GB的SSD在40美元以内,256GB SSD的价格在明年下半年将达到50美元以内。SSD取代HDD步伐加快。黄士德认为,笔记本计算机与Ultrabook都是消费级SSD一大机会,SSD可以说是让PC与NB消费者最有感的升级,一旦使用过SSD之后,不太可能回头接受硬盘缓慢的读写速度。随着制程的微缩与3D NAND技术的演进,可以预见两年之内我们可以用相同价钱买到两倍容量的SSD,对大部分的人来说256GB到512GB的SSD是相当足够的容量,一旦价钱进一步的压低让256GB/512GB的SSD到大部分人可以接受的价钱的时候,SSD在PC与NB上面的份额就非常有可能会超过HDD。

  “慧荣科技的SATA SSD 控制器SM2246EN, SM2246XT不管在 PC OEM或零售通路上,都受到客户与消费者的肯定。” 黄士德说道,目前在PC的品牌中已经透过我们的客户,被一线笔电厂采用,包含联想,惠普,戴尔, 华硕跟其他家厂商的笔电中都有采用慧荣主控的SSD。在零售通路上的SSD采用慧荣主控更是不胜枚数,包含英睿达(Crucial)、闪迪(SanDisk)、 PNY、浦科特(Plextor)、创见、威刚,还有数十个中国品牌的SSD如金泰克、云储、影驰、金速、BIWIN、FORESEE、金胜维等都是使用慧荣的主控。2015年慧荣SSD的主控出货量比起去年成长了300%。

  密度和成本优势,TLC正取代MLC

  TLC将以密度和成本优势取代MLC成为Clite SSD主流Flash。采用LDPC纠错技术,可将TLC SSD寿命延长3倍。Marvell推出的88SS1093 控制器芯片导入的DEdge LDPC纠错控制及管理技术支持15nm TLC和3D NAND,有效降低了TLC和3D NAND的实现成本。

  “过去只有三星有推出TLC SSD,但今年起,由于控制器厂商LDPC技术渐趋成熟,加上更多TLC NAND的释出,下半年开始TLC SSD有逐渐加温的效果,2016年TLC SSD有可能会成为市场的主流。”黄士德说。

  慧荣是市场上目前唯一能提供TLC SSD完整解决方案的主控厂商,已经有客户使用SM2256搭配不同厂家的TLC,包含SK hynix的16nm、美光16nm、SanDisk 1z TLC,三星与东芝的方案,也在2015年11月导入量产。金泰克、威刚、美光与其他客户都已经推出使用SM2256的SSD,慧荣的SM2256使用的ECC是LDPC,如果使用传统的BCH ECC的纠错方式,TLC就只能用在SD、USB等读写次数不多的应用。只有LDPC才能真正让TLC达到SSD所需要的读写次数与寿命要求。使用NANDXtend的技术让TLC SSD的寿命延长3倍。

  2015年到2016年NAND正在经历一个非常大的转变,所有NAND的厂商都会开始生产3D NAND,并逐渐加大3D NAND的比重,主流的NAND的容量也会从16GB进入到32GB,因此在同样的容量下,会使用的NAND颗数会减少,为了弥补NAND颗数减少的效能,NAND的厂家会提升NAND界面上的频率从200MT/s提到400MT/s以及533MT/s。此外,大部分的3D NAND都会是3D TLC,使用在SD、USB上,因为读写次数不多,BCH就已经足够,但要使用到SSD上的话,一定要使用LDPC的错误更正码,才能真正提供足够的资料保护能力。

  PCIe渐成主流接口

  另一个趋势是PCIe将成为SSD主流接口。黄士德说:“NAND的速度提升了,与主机端的界面也会提升,SATA对硬盘而言是绰绰有余,但对NAND却是瓶颈,PCIe能够用多通道(Lane)的方式增加频宽,以PCIe Gen3 x4而言,最大资料频宽可以超过3GB/s,让SSD效能发挥到极致。”

  “Marvell的PCIe不仅领先而且实现多个世代,在架构上有很多经验的累积,例如88SS1093 SSD控制器支持多达4个PCIe 3.0通道。”陈昭维谈道。合作伙伴江波龙的FORESEE PCIe 8Gb/s相同容量可以做到与SATA 6Gb/s同价。他们希望在Client SSD市场用更高的性能,不变的价格以PCIe取代SATA。

  在PCIe SSD上,慧荣的PCIe Gen3 x4支援NVMe的主控SM2260目前已经跟世界一流的SSD厂家合作,正在紧锣密鼓的测试当中,预计2016年中搭配最新的3D NAND上市,超过2GB/s的读取速度是SATA的四倍,真正展现PCIe的高频宽与NVMe的高效能。

  黄士德表示,:“LDPC以及PCIe都使得芯片的面积增大许多,耗电量也变大不少,因此在芯片的制程上需要使用40纳米与28纳米的工艺来抵销面积与功耗的增加。这也意味着芯片在投入成本,设计流程,人才与资金上都相对增加。这将会是一场淘汰赛,而慧荣因为目前居于领先地位,将会更拉开与竞争对手的距离。”


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