忆芯科技：引领国产高性能企业级SSD的主控芯片之路

行业新动向，中国芯势力！由芯师爷主办的第三届硬核中国芯领袖峰会暨2021汽车芯片技术创新与应用论坛近日圆满结束。北京忆芯科技有限公司（以下简称“忆芯科技”）芯片设计副总裁朱旭涛与观众分享了忆芯科技高性能国产主控芯片在大数据时代的广泛应用。

朱旭涛先生目前负责忆芯科技的芯片事业部管理、芯片项目管理 、芯片架构设计以及先进芯片产品设计与实现方向的研究，拥有近20年芯片研发、项目管理和团队管理经验，以及超过二十余颗芯片成功流片和量产经验，芯片产品类型包括通信、应用处理器、消费电子、闪存存储控制器等。

忆芯科技专注于设计高性能PCIe SSD主控芯片, 在消费级、企业级、工业级以及智慧存储方案上均有布局并取得了稳定的量产出货，并且已经开始部署PCIe Gen5的主控研发。忆芯科技未来也将继续致力于先进的存储主控方案研发，赋能大数据时代。

忆芯科技 芯片设计副总裁 朱旭涛 演讲视频

闪存技术迅速发展

固态硬盘广泛应用

闪存技术的发展非常快，从早期的平面SLC结构，到今天的3D TLC、QLC，容量越来越大，每GB的成本也越来越低，而固态硬盘较之机械硬盘在性能、功耗、模组形态上有明显优势，所以在消费级、企业级这些不同的市场里应用越来越广泛。

闪存容量虽然越做越大，但闪存的寿命和稳定性却因为闪存结构的演进变得越来越差，所以SSD主控对芯片设计和配套的固件设计有很高的技术要求，这样才能达成SSD在整个生命周期中有足够的稳定性。

专注于高性能PCle SSD主控芯片

忆芯科技多领域持续深耕

忆芯科技成立于2015年，是一家专注于设计高性能PCIe SSD主控芯片的芯片设计公司， 同时也是一家基于自研的主控芯片提供各类SSD的方案及产品公司。SSD就是常说的固态硬盘，是以闪存为存储介质的存储装置，今天已经广泛的应用在个人电脑、企业级存储，以及一些行业应用存储设备之中。

忆芯科技在消费级、企业级、工业级以及智慧存储方案上均有布局并取得了稳定的量产出货，这些不同领域的产品，对技术要求差异也很大，比如消费级关注顺序性能和功耗；企业级更关注服务质量、延迟及容错纠错；工业级一般要求宽温和大容量；而所有的方案都要求产品表现稳定，并且有很好的硬件兼容性；所以全栈的设计能力要求多年的技术和产品经验积累。

忆芯科技经过多年的深耕，在产品和业务上都取得了不错的成绩，目前忆芯科技已经进入众多国内一线整机厂商和模组厂商的供应商名单，在继2020年取得1亿元的营收之后，2021年的营收有望双倍突破。

忆芯科技目前在国内6个城市有研发中心或技术支持中心，总人数超过170人，有完整的芯片设计团队和方案开发团队。忆芯科技成立6年来也非常重视专利，今年成功入围半导体行业专利百强名单。

忆芯科技：消费级、企业级、行业级多方位服务市场

图片来源：忆芯科技

忆芯科技从2016年到2018年连续三年成功流片了MB1000, STAR1000, STAR1000P三颗芯片，均在TSMC28HPC工艺。其中MB1000是一颗企业级原型芯片，具备企业级的功能, 比如端对端的保护、大容量、PCIe双端口、支持RAID5/6等。2017年推出STAR1000之前忆芯科技已经和台湾光宝展开高端消费级产品的合作，所以在STAR1000中加入了应用于消费级的低功耗设计。2018年推出的STAR1000P则是忆芯科技在消费级PCIe Gen4四通道产品上推出的性能最强的一颗芯片，除了性能的优势，忆芯科技也首次引入4K码长LDPC，提供更强大的查错纠错能力，以应对闪存进入到3D TLC、QLC时代。目前忆芯科技下一代高性能企业级PCIe SSD主控芯片STAR2000的研发已经接近尾声，芯片及方案即将推向市场。

忆芯科技的STAR1000P芯片，创新性的采用多核同构架构，并首次在SSD主控中使用了ARC CPU，忆芯科技从CPU中挖掘出了很多利好于SSD主控芯片的功能，比如实时性、核间通信、物理地址扩展、用户指令扩展等等，STAR1000P的成功也给行业在主控CPU的使用上带了很多新的启发，也是忆芯科技为推动行业生态的发展做出的贡献。

STAR1000P在安全特性上同时支持NIST的AES/SHA/RSA以及国密SM2/3/4；支持NVMe1.3协议；采用了4K码长的LDPC，硬判决纠错能力是之前2K码长LDPC的1.5倍。如果结合2~4 bit的软纠错，纠错能力将提升1.9~2.4倍。再结合忆芯科技的CRC以及RAID 5和RAID 6，STAR1000P这款芯片在企业级的纠错性能可以满足低于10-17的UBER要求。STAR1000P的动态功耗低于2.5W，L1.2下功耗低于1.5mW。

这是忆芯科技STAR1000P在消费级、企业级以及行业级的产品形态介绍，在设计之初，忆芯科技就希望STAR1000P这款芯片是可以兼容这三类不同市场，因此加了非常多适用于企业级的功能以及消费级的功能。

STAR2000是忆芯科技下一代高性能企业级SSD主控，采用PCIe Gen4接口，64位多核CPU，采用最新的架构设计以更好的支持未来数据中心和企业级存储的苛刻要求。STAR2000将全面支持NVMe2.0协议，大家知道NVMe协议自1.3以后大部分的更新都是针对企业级的特性，一些新的功能陆续被推出并完善，如NVMe Sets， Endurance Group， Zero Name Space，Key Value等。

这些新的功能会考虑到数据中心的实际业务模型做出特定优化，以ZNS为例，可以大幅降低OP，盘内实际使用容量提升25%，Endurance明显提升，DWPD从传统SSD的0.8~2提升到3.5，有利与将QLC型的闪存导入数据中心；同时ZNS还能贡献出更稳定的延迟QoS，像MySQL这种关系型数据库使用ZNS可以带来3倍的带宽提升和6倍的延迟性能提升。

STAR2000还集成了神经网络处理单元，最大6.4TOPS的算力能继续助力忆芯科技未来的智慧存储业务开发，并作为数据中心业务中近存计算或存内计算的做一些前期导入的尝试。

上图是目前忆芯科技在消费级，企业级以及行业级的产品形态，在消费级市场忆芯科技还同时提供DRAM-less方案和with DRAM的方案，供客户在成本和性能之间做相应选择。消费级和工业级忆芯科技均有三年以上的出货记录，忆芯科技的企业级产品销售也在去年破冰，并从今年开始有稳定客户订单。

坚持自主原创，致力构建国产生态

忆芯科技一直坚持自主原创，从2017年建兴推出的国内第一款M.2 PCIe SSD T10 plus到去年嘉合劲威推出的全国产SSD光威弈Pro，忆芯科技逐步加强自己的全国产设计能力，光威弈Pro采用了长江存储的3D闪存和合肥长鑫的DDR4内存，模组上的电源管理芯片及被动元器件也都完全采用国产方案。

忆芯科技也积极支持国产生态，STAR1000P产品完全适配国产CPU和操作系统，在CPU侧已经与龙芯兆芯海光完成兼容适配认证，操作系统侧已经完成与统信UOS桌面、银河麒麟桌面及银河麒麟服务器操作系统的兼容适配认证。

此外，忆芯科技的智慧存储业务目前已经在智慧城市和泛在物联领域有众多的商用，其主要特点是基于对存储和AI的理解，为客户特定业务模型定制产品的形态，达到性能最好成本最优。

忆芯科技芯片设计副总裁朱旭涛分享，忆芯科技成立6年以来，专注于高性能SSD主控芯片及方案的开发，目前已经成功的导入消费级、企业级、工业级以及智慧存储等市场领域，获得了用户的充分认可；明年忆芯科技将推出PCIe Gen4的高端企业级主控芯片及方案，面向服务器和数据中心等企业级应用市场；随着INTEL支持PCIe Gen5的酷睿12的发布，以及明年支持Gen5的服务器端CPU，Sapphire Rapids的发布，忆芯科技已经开始部署PCIe Gen5的主控研发，忆芯科技将继续坚持自主原创之路，致力于先进的存储主控方案研发，赋能大数据时代。