AI浪潮席卷,带来新一轮存储风暴,拍打产业链每一个环节。存储主控芯片作为存储器“大脑”,重要性日益凸显。长久以来,无论是消费级还是企业级领域,存储主控芯片领域都被少数几家巨头把控,近年随着AI不断孕育变革,国内自研存储主控强势崛起,推动存储产业稳步向前发展。


人工智能AI时代

存储主控芯片担当重任




存储主控芯片是存储设备的“中枢大脑”,通过集成处理器、接口控制器等功能模块,实现对存储介质的精细化管理,其核心价值包括数据传输优化、增强可靠性、接口兼容性与能效管理等方面。


存储主控芯片与存储器搭配使用,当前主流的存储器主要包括DRAM和NAND Flash,其中DRAM作为挥发性介质,断电后数据无法保存,直接与CPU进行连接,无需搭载存储控制芯片。


NAND Flash则属于非挥发性介质,断电后数据能够保存,通常用于计算机或电子设备的固态硬盘、嵌入式及扩充式存储器,NAND Flash需搭载存储主控芯片,负责管理存储颗粒中数据的写入、读取与擦除,并与终端的计算机或其他电子设备的CPU进行通信和数据交换。


根据搭载的存储器载体不同,数据存储主控芯片一般可以分为固态硬盘(SSD)主控芯片、嵌入式存储主控芯片、固态存储卡主控芯片以及U盘主控芯片等四大类。按照应用场景分类,存储主控芯片可以分为消费级、工业级与企业级等领域。


AI时代存储需求爆发,驱动存储性能革命,存储主控芯片将担当重任。


其一,AI大模型需要处理PB级数据,高性能SSD需求日益增长,存储主控芯片需支持更高带宽(>14GB/s)和低延迟。


其二,随着边缘AI不断普及,手机、PC与汽车等终端设备需要嵌入式存储主控芯片支持本地化AI计算,这要求主控具备低功耗、高可靠性及实时数据处理能力。


AI重塑产业竞争力

国内自研存储主控芯片发力




AI正将存储主控芯片推向技术革新的核心战场,有望重塑产业竞争力,吸引存储厂商大力向该领域布局,其中不乏国内厂商的身影,包括大普微、佰维存储、亿联信息、得一微电子、得瑞领新、联芸科技、英韧科技、江波龙等在内的厂商持续发力自研主控芯片,并取得了一定成绩。今年以来,多家相关企业再次传出新进展,涉及技术、产能与融资等领域。


英韧科技:

展示新款量产主控产品


今年3月,英韧科技对外展示了旗下新款量产主控产品IG5222。IG5222是一款PCIe 4.0 SSD主控芯片,采用了DRAMless设计,主要面向消费级领域,最高支持8TB容量,适配多款主流TLC/QLC NAND闪存颗粒。


IG5222最高顺序读取7400MB/s和6800MB/s,最高随机读写1200K IOPs。同时,基于独特的动态功耗管理算法,能效比提升30%。


IG5222采用英韧自主研发的第三代4K LDPC ECC技术,可以大幅改善数据持久保存的能力,为SSD方案提供更好的可靠性、耐用性和性能。


目前,英韧科技已经推出了覆盖消费级、工业级和企业级等应用的多款主控芯片产品,包括支持PCIe 3.0、PCIe 4.0与PCIe 5.0等,未来该公司将持续迭代产品,按照规划未来有望推出PCIe 6.0产品,全面支持AI时代数据中心对存储设备的高带宽(64GT/s)、低延迟及高密度部署需求。


得瑞领新:

自研主控芯片+平头哥镇岳510齐发力


今年3月,得瑞领新对外展示包括PCIe 4.0 D7000系列、PCIe 5.0 D8000系列等在内的企业级SSD产品及解决方案,其中,得瑞领新的D7000系列采用自研EMEI主控芯片,支持PCIe 4.0接口,具备超高的读写速度和低延迟特性,适用于数据中心和云计算场景。


据得瑞领新介绍,公司坚持以客户需求为导向,持续加大研发投入(累计投入超10亿元),拥有上百项发明专利,打造出了TAI、MENG、EMEI三代自主研发的主控芯片,确保产品在高性能、低延时、数据安全以及稳定性方面处于行业领先水平。


而D8000系列则采用平头哥的镇岳510主控芯片,支持PCIe 5.0接口以及DDR5内存技术,I/O性能达到业界领先水平,显著提升了AI训练和实时数据分析的效率。


据悉,得瑞领新最新第四代PCIe 5.0主控芯片计划于2025年发布,采用7nm工艺,支持CXL技术(Compute Express Link),瞄准高性能异构计算场景。


佰维存储:

第二颗自研主控芯片计划将于年内流片


今年4月媒体报道,佰维存储透露公司自研主控芯片eMMC5.1 SP1800在2024年实现了回片量产,测试结果具备批量交付能力,目标在今年实现头部消费类客户的规模化导入。据悉,SP1800支持TLC及QLC存储颗粒,适用于可穿戴与车载领域。


佰维存储旗下子品牌佰维特存全国产自研车规eMMC芯片就搭载了SP1800主控芯片,该款主控采用先进的设计架构,显著提升了数据并行处理能力,结合4K LDPC算法、SRAM ECC纠错数据保护能力,在保障数据安全可靠的基础上,使产品性能达到业界领先水平,满足自动驾驶、智能座舱、车载IVI、中控、导航、仪表、T-BOX、域控制器等应用场景对高速、稳定存储的严苛需求。


此外,佰维存储今年还将对公司第二颗自研主控芯片UFS SP300进行流片,该芯片有望提升佰维存储在主控芯片在AI手机、AI穿戴、AI智驾等领域的高端存储解决方案产品竞争力。


得一微:

新一代PCIe 5.0存力主控芯片即将推出


5月,得一微电子透露,深圳市工业和信息化局公布“第二批深圳市制造业单项冠军企业”名单,得一微电子核心产品“SSD存储主控芯片”成功入选,该款产品面向固态存储核心控制技术需求,聚焦高可靠性、高性能、低功耗三大技术难点,通过创新芯片架构与智能控制算法,实现了多项关键技术突破,助力存储产业升级。


资料显示,得一微电子研发的存储控制芯片,在智能手机、PC等领域均取得显著成果,并在存算一体、CXL等前沿方向建立技术领先优势。


该公司已实现UFS、eMMC、PCIe SSD等多款主控芯片量产,发布了面向大模型微调训练的AI-MemoryX技术,并积极布局CXL存算芯片设计开发,为未来数据中心、AI计算等场景提供创新的存力解决方案。


目前,得一微电子SSD存力主控芯片年出货量数千万颗,另据得一微电子近期介绍,公司新一代PCIe 5.0存力主控芯片即将推出,该款芯片支持高达14.5 GB/s传输速率,采用先进的架构设计,有望实现更高的数据传输速率和更低的延迟,从而进一步满足AI PC、边缘计算等场景对存储性能的需求。


江波龙:

与闪迪签署合作备忘录


6月,江波龙电子全资子公司Longsys Electronics(HK)Co.,Limited与闪迪(Sandisk)在广东中山存储产业园正式签署合作备忘录。双方宣布将整合技术资源,面向移动终端及物联网(IoT)设备市场推出定制化UFS(通用闪存存储)产品及解决方案,旨在满足智能设备对高性能、低功耗存储的增量需求。


此次合作的是江波龙旗下子公司--慧忆微电子,慧忆微电子专注于存储主控芯片开发与销售,与国际一线原厂合作,为全球客户提供从消费级到车规级的高性能主控芯片及解决方案,已成功开发并量产UFS 4.1、eMMC、SD、USB等多款芯片。


根据协议,闪迪将提供其先进的BiSC8 218层3D闪存技术及CBA(CMOS直接键合至阵列)工艺,结合江波龙在主控芯片设计、固件开发及封测制造领域的积累,开发适用于5G手机、智能穿戴设备及车载IoT模块的存储产品。


此次合作的UFS解决方案将基于闪迪的BiSC8架构,该技术通过堆叠更多存储单元实现单位面积容量提升,同时采用CBA工艺降低芯片尺寸及功耗。江波龙则贡献其自主研发的UFS主控芯片及固件算法,后者已通过AEC-Q100车规级认证,支持多通道数据传输及低延迟响应。


鹏钛存储:

获D轮融资


5月,低功耗企业级SSD主控芯片及系统平台研发商鹏钛存储完成D轮融资。本轮投资方为国开金融、普罗资本、兴晟投资、领新私募基金、中鑫资本、胡杨林资本。


资料显示,鹏钛存储专注于提供低功耗企业级SSD主控芯片、固件和相关应用软件等完整解决方案,面向数据中心(Data Center)等企业级市场,为分布式数据中心客户提供可高度拓展的、完整的硬件、固件、软件平台解决方案。


鹏钛自主研发的Titanium-DC主控芯片,具有高性能、低功耗、安全可靠、高灵活性等特点,基于该芯片开发的系列企业级SSD产品已经大规模服务于国家强信创的金融、券商、轨道交通等国家核心业务。


大普微:

IPO获深交所受理


6月,深圳大普微电子股份有限公司(以下简称“大普微”)向深交所递交的创业板首次公开募股(IPO)申请正式获受理。


大普微成立于2016年,专注于数据中心企业级固态硬盘(SSD)的研发与销售,是国内极少数具备“主控芯片+固件算法+模组”全栈自研能力的半导体存储厂商。


财务数据显示,2022年至2024年,大普微营业收入从5.57亿元增至9.62亿元,年均复合增长率超30%。该公司此次拟募资18.78亿元,投向下一代主控芯片及企业级SSD研发、量产测试基地建设等项目。


稍早之前,全球知名科技媒体TweakTown对大普微Roealsen6 R6101 7.68TB版本进行测试,并授予该款产品编辑推荐奖。据悉,TweakTown测试过的所有PCIe Gen5企业级SSD中,此前唯一能完全达到或超越标称性能指标的仅有Solidigm D7-PS1010/PS1030系列(当前性能标杆),现在大普微Roealsen6 R6101 7.68TB成为另一款全面超越标称性能的产品。


大普微企业级SSD系列Roealsen6SSD,基于大普微自主研发的DP800主控和固件,采用PCIe 5.0接口和3D eTLC nand,支持NVMe 2.0协议,性能可达PCIe 4.0 SSD的两倍,该系列容量覆盖1.92TB至15.36TB(15mm 2.5英寸U.2规格),专为关键业务运营、云基础设施和人工智能应用设计,提供行业领先的性能与高性价比解决方案。


国内主控厂商谈AI:

如何应对挑战与机遇?




AI时代存储主控市场挑战与机会并存,对此国内存储厂商如何看待与布局?近期,多家厂商分享了他们的观点。


大普微表示,AI时代存储需求聚焦于大容量QLC(如122TB-244TB产品)及更高IOPS、带宽的SSD。公司已完成PCIe 6.0芯片及产品布局(募投项目),未来战略方向将围绕"一大一快"两大思路推进:即大容量与高性能SSD的协同发展。


针对中国存储产业发展,近期大普微董事长兼CEO杨亚飞在接受央视采访时指出,在机械硬盘时代国内曾完全依赖国外产品。但固态硬盘这一新兴技术的出现,为中国存储产业提供了“弯道超车”的历史机遇。以大普微为代表的中国企业,通过自主研发SSD主控芯片及盘上操作系统,并与闪存颗粒厂商协同,构建了完整的国产供应链,在部分产品领域,已实现性能领先。


英韧科技指出,从市场需求角度来说,挑战主要体现在QLC的应用解决方案上:当前QLC方案存在大容量与高性能难以兼顾的矛盾,但QLC性能仍有提升空间,公司正与客户针对具体场景开展针对性创新与优化。从主控技术维度,英韧科技正积极部署AI技术融入主控设计的路径,目前在冷热数据智能分层、关键数据流分析等方面已取得突破,可减少无效数据带来的功耗损耗。


此外,英韧科技已开展PCIe 6.0产品预研。在下一代技术中,功耗与规格可能成为性能瓶颈,因此公司同步关注U.2以外的其他SSD规格产品。


晶存科技副总经理、妙存科技总经理赖鼐先生透露,AI领域存储产品的应用非常广阔,为支持AI训练与推理场景的海量数据处理,晶存开发高速、大容量的存储方案。同时,公司也在着力优化存储与计算单元的协同效率,并积极探索存内计算等前沿技术,以减少数据搬运,显著提升AI训练效率。


展望未来,晶存科技将聚焦技术、生态与全球化三大战略方向:包括加大研发投入,适时推出UFS 4.1、PCIe 5.0等高端控制器芯片,并积极探索布局存算一体等前沿领域;通过联合国产主控芯片与操作系统厂商,共同打造涵盖芯片、系统到应用场景的全链生态,旨在提升存储器的使用性能,降低客户适配成本;继续加快开拓海外市场,设立海外销售和技术服务中心,提升海外客户的覆盖率与服务能力。


结语




在AI技术驱动之下,国内存储主控芯片以及背后的存储产业都将迎来发展关键时期。目前来看,QLC闪存优化、PCIe接口代际升级、AI算法融合等正成为厂商的几大突破方向。未来,国内存储厂商如何拥抱AI并取得哪些“芯”突破?我们拭目以待。


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