【导读】随着5G、大数据、物联网、人工智能、元宇宙等新一代信息技术不断发展，数据存储需求不断激增，固态硬盘（SSD）由于可以广泛应用于大容量存储场景，逐渐成为市场主流。在全球范围，SSD的出货量一直有增无减。
研究机构Research and Markets预测，2020年全球SSD市场规模为348.6亿美元，到2026年，这一数字预计将增加到803.4亿美元。聚焦中国市场，根据艾瑞咨询预测，2021、2022、2023年中国企业级SSD市场规模同比增长26%、37%、28%，于2025年达到489亿元人民币。
SSD市场容量巨大，然而一个残酷的现实是SSD产业鲜见中国厂商的身影，主要被欧美、日韩占据，头部集中度高。
中国半导体存储产业虽然起步较晚，但如江波龙、嘉合劲威等最早一批投身SSD产业的企业发展距今也超过10年。10年，并不算短，可中国SSD厂商大部分可以说还是在产业边缘游走，距离行业领先尚有一定的距离。
与此同时，主控芯片作为SSD的核心器件，近年发展迅速。
主控芯片：SSD的“中央处理器”
SSD基本由主控芯片、闪存颗粒、接口以及其他部分组成，其中闪存是数据存储的核心介质，也是SSD中成本最高的部分，主控芯片则是SSD核心器件，对SSD性能至关重要。
主控芯片可以看做是SSD的“中央处理器”，承担数据的读取、写入与擦除，并与终端应用环节各类外部计算机或电子设备CPU进行通信和数据交换。
主控芯片负责协调SSD程序运作、数据调度以及平衡闪存颗粒平均损耗等。当数据由接口传输至SSD时，要经由主控芯片中转至闪存颗粒进行存储。同时，主控芯片在需要的时候可以通过启动固件算法，执行错误校正码、坏块管理、垃圾回收算法等等重要任务。
根据SSD应用领域与接口技术的不同，主控芯片可以应用于消费级SSD、企业级SSD与其他行业级SSD中；以及SATA、SAS、PCIe等SSD产品中。
主控开发的难点在哪？主控是SSD的核心控制中枢，好的控制器设计可以发挥出存储介质的全部潜力，因此最难之处不在于把芯片做出来，而是要不断追求其功能和性能的极致。
比如，是否通过更强的纠错能力去适配新一代SCM以及QLC介质，并能在满足客户规格的前提下，提供充分的差异性。比如，能否在架构中通过硬件加速逻辑来提升性能，同时在计算架构上更为灵巧，应对客户提出的更多计算特性植入。
正因为此，对于想在存储行业长期发展的厂商来说，自研控制器是彰显技术竞争力的核心要素。
除此之外，主控厂商还需要证明产品的商业化能力，才有可能得到Flash原厂的认可并实现大规模商用。而商业化能力又涉及到测试、生产和上下游协调、打通。换句话说，这不是一个单纯的技术问题。
目前行业内的SSD控制器分为三大类：针对企业级SSD的控制器，主要面向企业与云的应用；针对消费级SSD的控制器，面向PC以及平板电脑；针对嵌入式领域的控制器，面向eMMC 以及UFS等。
在企业级、消费级存储厂商中，能同时提供自研控制器技术，并批量使用的厂商很少。主要原因是原厂占有率过高，比如企业级市场的80%由原厂占有、消费级市场的70%由原厂占有。
不过，近些年也有一些主控新势力正在崛起。忆联自主研发的企业级SSD主控已突破百万级销售，消费级芯片则突破千万级销售，在数据中心、头部PC客户产品中均有广泛应用。再者就是江波龙等，也在市场有一些不错的表现。
这背后的努力是难以想象的。以忆联为例，实力远超名气，深耕存储10年以上，专注研发事业，经历了5代以上的研发叠代。同时，先后解决了高性能控制器架构、面向不同场景的定制灵活性问题，以及不同状态下极致功耗优化等攻克SSD的核心难题。
SSD 产业链
从企业级 SSD 产业链出发，目前市场的业务布局模式包括：能够一体化完成固 态硬盘全部生产线的企业（如三星）、专注于固态硬盘 NAND 生产的企业（如长江 存储）、专注于主控领域的企业（如英韧科技）、专注于模组生产研发的企业（如 忆恒创源）、专注于控制器和模块组合生产研发的企业（如赛捷）、专注于 SSD 成 品的企业（如宝存科技）以及同时包括控制器、模组和服务器研发生产，业务向下 游延伸的企业（如华为）。
企业级 SSD 的主要硬件组件包括 NAND Flash、主控芯片和 DRAM， 核心软件为 企业级 SSD 的固件。
1、 闪存颗粒
闪存颗粒是固态硬盘的存储介质，是一种非易失性存储器，即在断电的情况下 依旧可以保存已经写入的数据。其中 NAND 闪存颗粒有着功耗更低、价格更低和性 能更加的优点，成为了企业级 SSD 重要的存储原料。
根据 NAND 闪存颗粒中电子单元密度的差异，可以分为 SLC（单层次存储单 元）、MLC（双层存储单元）以及 TLC(三层存储单元)，此三种存储单元在寿命以及 造价上有着明显的区别。此外，闪存颗粒的立体堆叠层数也决定着存储颗粒的总体 容量，根据在垂直方向堆叠的颗粒层数不同和选用的颗粒种类不同，3D NAND 颗粒 又可以分为 32 层、48 层、64 层甚至 176 层 3DTLC/MLC 颗粒的不同产品，其生产研 发具有很高的技术难度，但更高的存储密度和更低的单位存储价格需求不断推进存 储厂商提高堆叠层数，目前的升级速度维持在大约一年一代的频率。2021 年下半年 开始，3D NAND 正式进入了 176L 的量产，176L 3D NAND 的存储密度较上一代增加 了 70%，由于各原厂对于高堆叠 3D NAND 产品的重视，有望在 2023 年看到 200 层 以上的堆叠产品。
目前，NAND Flash 全球市场高度集中于三星、西部数据、美光科技、海力士、 英特尔等六家公司，合计占据了 99%左右的市场份额，其中三星以超过 30%的市场 份额稳居第一；而国内目前市场规模较小，主要由长江存储作为主导。
2、 主控芯片
主控芯片在硬盘工作时承担与主机通信、控制闪存的数据传输以及运行 FTL 算 法等职责，相当于计算机中的 CPU 的职能，所以主控性能的优劣直接影响了固态硬 盘整体的性能表现，其主要的功能包括：（1）调配数据在各个闪存芯片上的负 荷，让所有的闪存颗粒都能够在一定负荷下正常工作，协调和维护不同区块颗粒的 协作。（2）连接闪存芯片和外部（SATA、PCIe 等）接口，负责数据中转。（3）负 责固态硬盘内部各项指令，诸如 ECC 纠错、耗损平衡、坏块映射、读写缓存、垃圾 回收以及加密等。
目前市场上的主控芯片生产模式主要有两种，一是各存储原厂例如三星、英特 尔、美光等巨头自行设计并承担生产的模式，其中三星的主控自产自销，基本不单 独 出 售 主 控 ， 美 光 既 用 于 自 有 产 品 ， 也 外 卖 给 其 他 下 游 厂 商 。 二 是 美 满 （Marvell）、慧荣科技、群联电子等只从事主控芯片设计与销售而不从事生产的模 式。企业级 SSD 主控主要由三星为主的原厂所提供，而国内企业如大普微、英韧科 技、得瑞领新等企业也具有企业级 SSD 主控的设计能力。而大普微作为国内首家基 于自研主控芯片和固件，实现真正国产化 Gen4 SSD 规模出货的企业，也是国内唯一 一家得到规模出货验证的 SSD 主控产商，实现了国内企业级 SSD 厂商品牌在海外市 场的突破。
3、 固件/算法
固件（Firmware）是出厂预设在存储器中，运行在闪存控制器内部的程序代 码，担任着存储器中协议处理，数据管理和硬件驱动等核心工作，相当于 SSD 存储 器的操作系统。SSD 固件专门针对闪存介质进行特性设计，利用磨损平衡写入算 法、错误校正码 ECC 及坏块管理算法、FTL 算法、垃圾回收算法 GC 等技术，对于映 射管理、数据纠错、垃圾回收、功耗控制、掉电保护、损耗均衡等方面进行控制和 维护。
目前能够独立开发固件的 SSD 厂商为数不多，仅有三星、Intel、闪迪、英睿 达、浦科特、东芝、OCZ 等，能够利用大厂带来的技术优势占据较大的市场份额。
SSD主控芯片格局一览
由于技术难度高，并非所有厂商都能涉足主控芯片领域。目前SSD主控芯片主要分为原厂以及第三方主控芯片厂商两大阵营。
以三星、美光等为代表的存储原厂，它们的主控芯片自产自销，基本不单独出售。
第三方主控厂商通常也是IC设计厂商，它们专门研发主控芯片，供应给市场各大SSD品牌厂商。随着云计算、大数据、人工智能的发展以及存储器产品的容量需求不断增加，第三方SSD主控芯片厂商逐渐成为存储市场不容忽视的存在。
第一批崛起的第三方SSD主控厂商来自美国，以美满电子、慧荣科技为代表；随后台系SSD主控厂商登上舞台，代表企业包括群联电子、点序科技等；随着大陆半导体产业不断发展，半导体需求不断攀升，陆系SSD主控厂商也不断成长。
以下是大陆SSD主控厂商介绍（排名不分先后）。
大普微电子
大普微是SSD主控芯片设计和智能企业级SSD定制厂商，旗下产品已广泛用于国内外主流服务器、运营商、互联网、云计算数据中心市场。
2020年下半年，大普微第一款自研的PCIe Gen4主控芯片DPU600实现芯片一次流片成功，并于2022年4月转入正式量产。基于DPU600主控芯片，大普微推出了嵘神5系列、蛟容5系列和SCM Xlenstor2系列三大PCIe Gen4产品系列。
今年8月大普微宣布PCIe Gen4 企业级SSD产品已先后获得北美知名国际互联网/云计算巨头和国内电信运营商、行业客户等为代表的批量订单。此外，大普微已于7月底在美国闪存峰会，正式首发海神系列PCIe Gen5企业级SSD产品。
得瑞领新
得瑞领新致力于发展计算架构中的底层存储核心技术—半导体存储，主要产品是遵循NVMe标准协议的企业级SSD控制器、Turn-key方案、以及企业级SSD成品。
得瑞领新专注于企业级NVMe控制器芯片和SSD产品开发，持续迭代，七年时间成功研发三代国产企业级SSD主控芯片，八代SSD模组产品，并实现大批量交付。
2022年得瑞领新EMEI流片成功并实现量产，该芯片是得瑞领新自主研发的第三代面向数据中心和企业级的NVMe SSD控制器，也是得瑞领新首款支持PCIe 4.0的企业级主控。
忆联
忆联深耕企业级固态硬盘、消费级固态硬盘、嵌入式存储领域，为服务器、数据中心、个人电脑、移动终端、智能穿戴等应用提供高性能、高可靠性的产品与解决方案。
忆联从2011年便启动闪存自研控制器工作，同时布局企业级以及消费级控制器并适配忆联旗下各类固态硬盘产品：企业级包含PCIe、SAS、SAT控制器，应用于数据中心、服务器、统一存储、高性能计算、高性能数据库等领域。
今年7月忆联表示公司企业级固态硬盘UH811a&UH831a与海光信息海光全系列服务器芯片完成产品兼容性认证。同时，忆联与其他国产CPU厂商的产品兼容互认证正在有序开展中。
华澜微
华澜微提供存储控制器芯片及解决方案，产品包括存储卡、USB闪存盘、移动硬盘、固态硬盘、硬盘阵列以及大数据存储系统，广泛应用于工业控制、个人消费、企业级存储等领域，客户包括主流的硬盘产品和存储系统公司。
2021年11月，华澜微“固态存储控制器芯片关键技术及产业化”项目荣获国家科技进步二等奖，本项技术是新一代电脑硬盘、大数据存储系统的芯片级技术。
企业级SSD成品领域，华澜微提供SATA/SAS固态硬盘产品。
江苏华存电子
江苏华存电子专注于存储芯片设计和存储解决方案研发，过去十年历经多个存储芯片时代更迭，成功量产流片包括PCIe Gen3，SATA Gen3，eMMC5.1，USB3.0等多代芯片。该公司成熟产品包括PCIe5.0存储控制芯片HC9001和PCIe5.0 NVME协议固态硬盘，eMMC嵌入式存储、SATA和PCIe消费级及企业级固态硬盘等。
面对竞争激烈的企业级SSD市场，江苏华存电子选择跨过PCIe4.0，直接进入PCIe5.0。2021年10月，该公司HC9001 SSD控制芯片完成研发并进入流片。
今年4月媒体报道江苏华存电子PCIe5.0 SSD主控芯片成功流片。PCIe5.0 SSD主控芯片工程样片已经在12代酷睿的主板上跟CPU通过PCIe5.0实现连接，产品实现量产后，将主要应用于云计算、大数据中心和企业级服务器。
联芸科技
联芸科技于2014年11月在中国杭州滨江创建，公司专注于数据管理相关芯片的研究及产业化，以数据管理、通用IP、SOC芯片为核心研发方向。
联芸科技产品可广泛应用于移动通信、消费数码、计算机、工业控制等相关领域。该公司推出的系列化创新设计的专业固态存储（SSD/PSSD）解决方案，可为个人电脑、工业电脑提供支撑服务。
联芸科技固态存储控制芯片及解决方案核心技术，包括高速数据交互通道模拟及数字IP设计技术、多CPU内核融合高性能数据协处理器SOC芯片设计技术、NAND闪存介质处理技术等，已广泛应用于固态硬盘（SSD/PSSD）电子市场的领域。
12月28日，联芸科技科创板IPO正式获得上交所受理。据披露，联芸科技此次拟募集资金20.5亿元，所募集资金扣除发行费用后，将投资于新一代数据存储主控芯片系列产品研发与产业化项目、AIoT信号处理及传输芯片研发与产业化项目、联芸科技数据管理芯片产业化基地项目以及补充流动资金。
得一微电子
得一微提供存储控制芯片、工业用存储模组、IP和设计服务在内的一站式存储解决方案，产品覆盖消费级、企业级、工业级、汽车级应用。
经过多年发展，得一微电子建立了通用存储（USB/SD）、嵌入式存储（UFS/eMMC/SPI-NAND）和SSD存储（SATA/PCIe）的完整存储产品线。
今年11月29日，得一微申请科创板上市已获受理。招股书显示，得一微本次IPO预计募集资金12.24亿元，其中超4成将运用于“面向企业级/数据中心级的PCIe存储控制器项目”。
国科微
国科微长期致力于视频解码、视频编码、固态存储、物联网等领域大规模集成电路及解决方案开发。
固态存储领域，国科微推出了GK2301系列、GK2302系列、GK2302v200系列等主控芯片。
基于自家主控芯片，国科微推出面向不同应用场景的固态硬盘解决方案，其中，安全级固态硬盘应用于加密桌面机、一体机、笔记本等；桌面级固态硬盘应用于国产存储设备以及高性价比桌面级通用机等；工业级固态硬盘应用于工控设备、工业计算机、户外设备等；企业级固态硬盘应用于服务器、防火墙、工作站等。
忆芯科技
忆芯科技成立于2015年，业务方向覆盖消费级和企业级SSD主控芯片，该公司自主研发的高性能低功耗NVMe SSD主控已量产出货，固件解决方案已交付行业客户，支持多个知名品牌厂商推出高性能NVMe固态硬盘。
今年3月，忆芯科技新一代高性能企业级PCIe4.0 SSD主控芯片STAR2000成功流片，基于12nm工艺，集成64位多核CPU和高达8TOPS算力的NPU，全面支持最新的NVMe2.0协议，面向数据中心和企业级市场，将于今年下半年推向市场。
此外，面向更高速率、更高带宽的PCIe 5.0 SSD时代，忆芯科技表示已启动下一代PCIe Gen5 SSD主控芯片的预研。
英韧科技
英韧科技专注全球存储技术和数据处理系统，其联合创始人吴子宁具有丰富行业经验，创立英韧科技后，吴子宁统领全公司科研及未来技术方向，并直接领导SSD存储控制器，硬盘控制器，无线互联和中央研发团队。
今年5月英韧科技推出PCIe 5.0 SSD控制芯片——Tacoma IG5669，可为数据中心带来最新一代的存储解决方案，进一步满足当前数据中心快速增长的存储及计算需求。
Tacoma采用4通道PCIe 5.0接口，具有16/18个NAND通道，在支持NVMe 2.0、DDR5及ONFI 5.0等最新技术协议的同时，采用10核CPU并行的命令处理方式，充分发挥PCIe Gen5和DDR5的带宽优势，提高存储性能。Tacoma可广泛应用于高端存储领域，包括高端计算机、企业级应用、高端数据中心和人工智能等。
大唐存储
大唐存储长期致力于存储控制器芯片及安全固件的研发，并提供技术先进的安全存储解决方案。该公司拥有自主IC设计能力和底层固件研发能力，可根据用户不同的行业需求进行差异化定制服务。
在存储控制器芯片设计及研发创新方面，大唐存储新一代存储控制器芯片DSS510，在存储行业全球首家通过EAL5+认证、首家通过国密二级认证及金融存储芯片增强级检测。该芯片支持4核12通道，支持SATA和PCIe 双接口通道，支持国际AES、DES/3DES、RSA、ECC，以及国密SM2、SM3、SM4等算法，具备侵入式、半侵入式、非侵入式攻击安全防护技术。
大唐存储SSD产品涵盖企业级、商业级和工业级，已适配鲲鹏、海光、龙芯、飞腾、兆芯等国产CPU平台，并在政务、金融、电力等行业中应用。
合肥兆芯
合肥兆芯2015年6月成立于安徽省合肥市高新区，主要从事闪存控制器、eMMC、UFS、SSD固态硬盘等控制芯片与整机系统的设计研发和销售。
该公司核心产品是内嵌式储存装置（Embedded）、固态储存装置（SSD）及集成电路主控制器，保密性存储器相关技术的应用，可广泛应用于消费类电子、工业类电子、物联网、云计算、移动应用以及人工智能等领域。
目前合肥兆芯已经申请或获权的专利有接近百项，绝大部分都是发明专利，专利技术涵盖了几乎所有存储相关产品线。
衡宇科技
衡宇科技成立于2012年，可为用户提供应用于通讯、消费电子及数据处理行业的闪存主控芯片产品，主要业务为嵌入式NAND Flash控制芯片等。
该公司全系列控制芯片，包括SSD、eMMC、SD等，官网资料显示，衡宇科技SSD控制芯片全面支持原厂主流的3D MLC/TLC/QLC NAND。
天眼查显示，衡宇科技于2017和2018年分别完成A轮与A+轮融资，其中A轮融资投资方有TCL、中兴等，A+轮融资投资方有OPPO等企业。2019年，衡宇科技发布了带有LDPC+AI除错引擎的PCIe SSD和eMMC芯片来支持3D TLC和QLC内存，目前已经完成PCIe SSD控制芯片的发布与量产。
来源：贤集网
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