談古論今——
說起存儲行業，避免不了的就是5G,因為帶來的變化難以想象，物聯網、智慧城市、人工智能、無人駕駛，這一個個生動的畫面是由無數存儲設備組成的數據庫。在此之前，關於固態硬盤介紹了存儲顆粒，今天就和大家一起聊聊主控那點事。
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什麼是主控？
固態硬盤的主控，不言而喻，其實就是相當於人類的大腦，由大腦指派完成一些動作，從實際讀取和寫入數據到執行垃圾回收、壞塊管理、磨損平衡算法等，比如：吃飯、排洩、發燒，也會像人類一樣“生老病死“，稍微高大上一點就是主控相當於計算機的CPU，只不過CPU用的是X86架構，主控用的是ARM架構，雙核。
主控的作用
每個 SSD 都有一個存儲控制器將存儲單元連接到電腦，主控可以通過若干個channal並行操作多塊Flash顆粒，提高底層的帶寬。主控是一個執行固件代碼的嵌入式處理器。主要功能如下：
1、調度數據在各個閃存芯片上的負荷，讓所有的閃存顆粒都能夠在一定負荷下正常工作，協調和維護不同區塊顆粒的協作。
2、負責數據中轉，連接閃存和接口。
3、啟動運行固件算法，完成內部各項指令。
(1)錯誤檢查和糾正(ECC)
(2)磨損平衡
(3)壞塊映射
(4)Read disturb(讀取某個塊的數據的時候會影響到相鄰塊的數據)讀干擾
(5)垃圾回收
(6)Trim指令
(7)LDPC四代加密與RAID0加密
主控品牌
半導體行業率先發展於美國，第一波崛起的SSD主控廠商自然來自美國居多，我們熟悉的Marvell、慧榮科技、SandForce（希捷收購）。
- Marvell 1995年在美國加州聖塔克拉拉成立，在IC上的佈局包括存儲、網絡和無線連接等，半導體解決方案主要應用於企業、雲、汽車、工業和消費類市場。
Marvell主流主控
88SS5000 專為實現一類新的企業和數據中心 SSD，能夠顯著降低總擁有成本。該控制器搭載 Marvell 第四代 NANDEdge™ LDPC 糾錯技術，為 3D NAND TLC 和 QLC 技術提供支持，在延長 SSD 壽命的同時保持一流的延遲度和性能一致性。
88SS1321-88SS1323 Marvell PCIe Gen4 NVMe SSD 控制器系列，專注於支持下一代數據中心、邊緣計算和客戶端應用，在超小封包尺寸上實現功耗-性能、容量-性能、耐用性、可靠性、安全性的最優化。 此係列設備採用 12nm 製程技術製造，支持範圍涵蓋所有現有和新興的 m.2（22110 至 2230）、BGA、EDSFF 和 U.2 SSD 尺寸。
支持 4 通道的 88SS1084 和 8 通道的 88SS1100 是 Marvell 的第六代基於 NVMe 的控制器。針對主流和高性能 PC 客戶端和邊緣計算 SSD 研發的 SSD 控制器系列。它們能夠支持最新的 96 層三級單元 (TLC) 和四級單元 (QLC) NAND 架構。
88SS1098 和 88SS1088 是 Gen3x4 SSD 控制器，支持單端口和雙端口功能、NVMe 1.3 標準和新興的開放通道架構。兩款控制器均搭載 Marvell Gen4 NANDEdge™ LDPC 糾錯技術，為 3D NAND TLC 和 QLC 技術提供支持，在延長 SSD 壽命的同時保持一流的延遲度和性能一致性。
Marvell PCIe Gen4
Marvell宣稱新PCIe Gen4主控以節能為特性，解決AMD最新X570芯片組和群聯E16固態硬盤主控中提到關於PCIe Gen4的問題。得益於12nm工藝，Marvell新型無DRAM緩存主控的最低運行功率為2W;而現有大多數NVMe主控仍在使用28nm製程。
通過使用相對先進的工藝，讓產品製造商能夠打造更具成本效益的產品，特別是無DRAM緩存的版本。無DRAM緩存的88SS1323支持雙通道PCIe Gen4，而88SS1322主控支持四通道的PCIe Gen4;定位更高的88SS1321支持四通道PCIe Genn4、有DRAM緩存，可支持2倍於88SS1322、88SS1323最大容量。
Marvell新一代PCIe Gen4主控人採用少量的ARM Cortex R5內核、2018年使用的第四代LDPC引擎。新款PCIe Gen4通道控制器的持續IO性能略高於Marvell早期8通道控制器，但隨機IO性能小幅倒退。Marvell沒計劃讓PCIe 4 x4的吞吐量飽和，入門級88SS1323雖然僅支持雙通道的PCIe Gen4 ，但理論性能已經達到PCIe 3 x4產品的速度。
Marvell目前在網絡和無線連接芯片方面的成就高於存儲芯片，採納其SSD主控的產品並不是很多，主要有浦科特等。
- 慧榮科技(Silicon Motion) 1995年成立於美國加州硅谷。除了提供閃存主控芯片，還有SSD、eMMC等嵌入式儲存產品，應用領域包括智能型手機、平板計算機、個人計算機和工業等。
慧榮科技的控制芯片品牌是“SMI”，企業級SSD品牌為“Shannon Systems”，移動通訊產品則是“FCI”品牌。
特色
擁有2-CH/4-CH/8-CH傳輸的高效能閃存控制芯片，支持ISP（In-System-Programming）功能─無需經過製程變更即可解決兼容性的問題，支持PCIe Gen3 x4 NVMe 1.2, SATA 6Gb/s、SATA 3Gb/s與IDE UDMA6規格，全區均勻抹除(Global Wear Leveling)技術能有效延長固態硬盤使用壽命，彈性的閃存組態設定，強化ESD設計。
先進的嵌入式除錯引擎(ECC Engine)提供強大的除錯管理能力，內部電壓偵測電路系統，同步滿足商規及工規產品需求，支持每一通道中最多8~16個快閃CE插腳，支持內存容量最高可達1TB，支援三星 (Samsung) 、東芝 (Toshiba) 、新帝(SanDisk)、美光(Micron) 、英特爾(Intel)、SK海力士(SK Hynix)等大廠MLC、TLC及SLC 閃存。
慧榮主流主控
值得一提的是，慧榮Gen4 終於露出廬山真面目，PCIe 4.0通道速率已經達到了16GT/s，相比PCIe3.0足足翻了一倍，對於固態硬盤存儲性能提升起到很大幫助。SM2267和SM2264分別支持4個NAND通道（8TB）和8個NAND通道（16TB），連續讀寫速度最高為4GB/s和7GB/s，全部支持128+層的3DTLC或QLC閃存。
Phison 群聯電子
群聯電子從全球首顆單芯片USB優盤控制芯片起家，長期專注於閃存存儲主控芯片研發，涵蓋了USB、SD存儲卡、eMMC、UFS、PATA、SATA、PCI-E規格的SSD主控芯片，併為存儲系統和OEM/ODM等品牌客戶提供存儲解決方案，終端應用遍及消費性市場、工業製造及企業數據中心、嵌入式存儲等。由於高度重視存儲加密技術，群聯電子在國際技術標準上取得了ONFI創始會員資格，同時也是SD協會、UFS協會的董事。
臺系主控目前是SSD市場上的主流，並在中國大陸協同夥伴贏得龐大的消費群體，市場份額不斷上升。目前，群聯主控涉及到消費級和企業級，包括SATA、PCIE，共10種主控類型，SATA有PS3113-S13T 、PS3112-S12、 PS3111-S11T。PCIE包括PS5019-E19T、 PS5016-E16 、 PS5013-E13T 、PS5012-E12 、PS5012-E12C 、 PS5008-E8、 PS5008-E8T。
PCIE
SATA
群聯E16，目前全球首款PS5016-E16主控，支持PCIe 4.0 4×4（NVMe 1.3），分為500GB、1TB及2TB三種版本，順序讀寫速度為5/2.5GB/s、5/4.4GB/s及5/4.4GB/s，其中在順序讀取速度方面達到了群聯標稱的PCIe 4.0 x4接口峰值，1TB及2TB版本的順序寫入速度也達到了4.4GB/s。500GB的隨機讀寫僅為400K/550K IOPS，而1TB及2TB版本為600K/500K IOPS。不同的容量造成的順序讀寫速度降低，是因為CE數量減半的結果，因為一個channal搭載4~8個CE。
三星主控
三星是全球最知名的公司之一，其涉獵領域眾多。旗下的三星電子更是全球為數不多的，擁有半導體設計、加工、製造、生產、銷售等完整生態鏈的半導體企業。
在SSD主控領域，三星也是早早的就佔據著一大塊份額，其主控主要出現在三星自家的SSD產品上，像860EVO和QVO這類SATA SSD用的就是MJX主控，而PCI-E SSD上的Phoenix 控制器，代表產品有大家熟知的970系列，性能非常不錯，處於高端水平。
同時，三星是全球目前唯一一家所有SSD組件均由內部自主設計生產的廠商，憑藉原廠主控、閃存、緩存、固件的四位一體優勢，可靠質量加持，產品均為行業一流。
今天主控就介紹到這裡，主要普及一下主控常識，由於國內主控商的影響力較小，暫未列入討論範圍，而且，通過長期關注存儲行業，會發現我們買的固態硬盤的主控一般都是三星、慧榮、群聯、美滿電子，這三家廠商的主控市場也是佔據半壁江山，影響力頗大，另外，PCIE Gen 4已是行業趨勢，隨著5G的發展與普及，數據大爆發，在速度與容量需求將前所未有，讓我們拭目以待！
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