行業(yè)介紹

1、存儲(chǔ)器行業(yè)

按照存儲(chǔ)介質(zhì)的不同，現(xiàn)代數(shù)字存儲(chǔ)主要分為光學(xué)存儲(chǔ)器、磁性存儲(chǔ)器和半導(dǎo)體存儲(chǔ)器三類。光學(xué)存儲(chǔ)器包括 CD、DVD 等。磁性存儲(chǔ)器包含磁帶、軟盤、HDD 硬盤等。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是目前存儲(chǔ)領(lǐng)域市場規(guī)模最大的存儲(chǔ)器件。自上世紀(jì) 40 年代電子計(jì)算機(jī)問世以來，計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備隨著其他硬件設(shè)備的發(fā)展和軟件、數(shù)據(jù)量的不斷增長處于持續(xù)的迭代更新中。整體來看，存儲(chǔ)介質(zhì)經(jīng)歷了磁-光-半導(dǎo)體的變化歷程，帶來了單位存儲(chǔ)器容量的大幅上升、數(shù)據(jù)讀寫速度的躍升以及存儲(chǔ)器單位物理體積的顯著縮小。

2、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器行業(yè)

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器是指通過對(duì)半導(dǎo)體電路加以電氣控制，使其具備數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能的半導(dǎo)體電路裝置。因其具有存取速度快、存儲(chǔ)容量大、體積小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心、網(wǎng)絡(luò)通信、消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)電子等行業(yè)，是電子信息時(shí)代的關(guān)鍵記憶設(shè)備。根據(jù)世界半導(dǎo)體貿(mào)易統(tǒng)計(jì)協(xié)會(huì)(WSTS)統(tǒng)計(jì)，2021 年全球半導(dǎo)體市場規(guī)模為 5,558.93 億美元。其中，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場規(guī)模為 1,538.38 億美元，占全球半導(dǎo)體市場規(guī)模的比例為 27.67%。隨著未來存儲(chǔ)在企業(yè)、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)及車規(guī)等應(yīng)用場景的快速發(fā)展，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場將保持持續(xù)增長趨勢。根據(jù) Yole 的預(yù)測，全球半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場規(guī)模在 2022-2027 年將保持 8%的增速，并預(yù)計(jì)在2027 年達(dá)到 2,600 億美元。

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場中，DRAM 和 NAND FLASH 占據(jù)主導(dǎo)地位。依據(jù) Yole的數(shù)據(jù)，2021 年 DRAM 市場份額約占半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場的 56%，NAND FLASH市場份額約占半導(dǎo)體存儲(chǔ)器市場的 40%。

3、NAND FLASH 存儲(chǔ)器行業(yè)

NAND FLASH 存儲(chǔ)器產(chǎn)品通常由一顆存儲(chǔ)控制芯片和多顆串行的 NAND FLASH 存儲(chǔ)顆粒組成。隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能的快速發(fā)展，海量數(shù)據(jù)對(duì)存儲(chǔ)設(shè)備的存儲(chǔ)密度和數(shù)據(jù)可靠性提出了更高要求，NAND FLASH 在未來將得到極大發(fā)展。根據(jù) Report Linker 數(shù)據(jù)，NAND FLASH 市場規(guī)模預(yù)計(jì)在2022-2027 年保持每年 5.33%的增長，并在 2027 年達(dá)到 942.4 億美元。NAND FLASH 的產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域主要包括固態(tài)硬盤、嵌入式和擴(kuò)充式存儲(chǔ)器。其中，固態(tài)硬盤多用于大容量存儲(chǔ)場景如個(gè)人電腦、服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等;嵌入式存儲(chǔ)多用于低功耗存儲(chǔ)場景如智能手機(jī)、平板電腦、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能汽車等;擴(kuò)充式存儲(chǔ)多用于便攜式存儲(chǔ)場景如 U 盤、SD 卡、移動(dòng)硬盤等。依據(jù)閃存市場數(shù)據(jù)，固態(tài)硬盤與嵌入式存儲(chǔ)是目前 NAND FLASH 存儲(chǔ)器占比較大的產(chǎn)品線，市場規(guī)模占 NAND FLASH 市場 85%以上。

存儲(chǔ)控制芯片

(1)存儲(chǔ)控制芯片簡介

1)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器介紹

現(xiàn)代社會(huì)被稱為“信息社會(huì)”，信息技術(shù)滲透到政治、經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、服務(wù)領(lǐng)域的所有部門，信息化產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有的比重越來越大。數(shù)據(jù)作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)和信息社會(huì)的核心資源和關(guān)鍵生產(chǎn)要素，其安全存儲(chǔ)、可靠傳輸與管理、高效分析與利用變得至關(guān)重要。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器作為目前最主流的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)交換設(shè)備，以半導(dǎo)體電路為存儲(chǔ)介質(zhì)，具有體積小、存儲(chǔ)速度快、存儲(chǔ)密度高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各類電子信息產(chǎn)品中。半導(dǎo)體存儲(chǔ)器按照介質(zhì)分類可主要分為 DRAM 和 NAND FLASH。其中，DRAM 屬于揮發(fā)性介質(zhì)，斷電后數(shù)據(jù)無法保存，通常用于計(jì)算機(jī)或電子設(shè)備的內(nèi)存，可直接與 CPU 進(jìn)行連接，無需搭載存儲(chǔ)控制芯片;NAND FLASH 屬于非揮發(fā)性介質(zhì)，斷電后數(shù)據(jù)能夠保存，通常用于計(jì)算機(jī)或電子設(shè)備的固態(tài)硬盤、嵌入式及擴(kuò)充式存儲(chǔ)器，需搭載存儲(chǔ)控制芯片。

2)存儲(chǔ)控制芯片介紹

NAND FLASH 存儲(chǔ)器產(chǎn)品(以下簡稱“存儲(chǔ)器產(chǎn)品”)主要由存儲(chǔ)控制芯片和 NAND FLASH 存儲(chǔ)顆粒(以下簡稱“存儲(chǔ)顆?！?等部件組成。其中，存儲(chǔ)顆粒主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)控制芯片主要用于管理存儲(chǔ)顆粒中數(shù)據(jù)的寫入、讀取與擦除，并與終端應(yīng)用客戶選用的各類外部計(jì)算機(jī)或電子設(shè)備(以下簡稱“主機(jī)”)CPU 進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)交換。

3)存儲(chǔ)控制芯片的重要性

存儲(chǔ)控制芯片是存儲(chǔ)器產(chǎn)品核心部件之一，起到中樞控制和管理調(diào)度的作用，是存儲(chǔ)器產(chǎn)品的“中央處理器”，也是存儲(chǔ)顆?？焖偕虡I(yè)化落地的關(guān)鍵因素。存儲(chǔ)單元(bit cell)是存儲(chǔ)顆粒中的最小單位，其器件特性往往會(huì)導(dǎo)致存放在存儲(chǔ)顆粒中的數(shù)據(jù)因揮發(fā)而產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失。存儲(chǔ)控制芯片能夠通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)管理和數(shù)據(jù)糾錯(cuò)，有效降低上述數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失的概率，增強(qiáng)存儲(chǔ)顆粒使用時(shí)的可靠性。

同時(shí)，存儲(chǔ)控制芯片能夠?qū)?shù)據(jù)在存儲(chǔ)單元間進(jìn)行有效分配并優(yōu)化其利用效率，控制存儲(chǔ)顆粒的擦除和讀寫管理，并通過靈活分配和調(diào)度以實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)顆粒的均衡使用，有效延長存儲(chǔ)顆粒的使用壽命，提高存儲(chǔ)顆粒的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)性能。

此外，終端應(yīng)用客戶在設(shè)計(jì)各類主機(jī)時(shí)，產(chǎn)品功能及應(yīng)用場景各不相同，所采用的不同類型存儲(chǔ)協(xié)議組合及其協(xié)議版本也有較大差異。存儲(chǔ)協(xié)議約定了主機(jī)與存儲(chǔ)器產(chǎn)品的通信交互和數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則，而存儲(chǔ)控制芯片可通過處理各類不同存儲(chǔ)協(xié)議并根據(jù)不同存儲(chǔ)顆粒的特點(diǎn)確定合適的數(shù)據(jù)管理方式，進(jìn)而提高主機(jī)通信穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)傳輸效率，降低存儲(chǔ)顆粒開發(fā)的復(fù)雜度，使得存儲(chǔ)顆粒廠無需在設(shè)計(jì)存儲(chǔ)顆粒時(shí)考慮不同應(yīng)用場景下存儲(chǔ)協(xié)議的適配。

由于存儲(chǔ)控制芯片具有對(duì)存儲(chǔ)顆粒的多通道并行管理能力，單顆存儲(chǔ)控制芯片可控制、管理和調(diào)度多顆存儲(chǔ)顆粒，并以增加同時(shí)管理的通道數(shù)量或存儲(chǔ)顆粒數(shù)量的方式擴(kuò)展存儲(chǔ)器產(chǎn)品的整體容量。目前，存儲(chǔ)器產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)通常由單顆存儲(chǔ)控制芯片和一到多顆存儲(chǔ)顆粒組成。

當(dāng)存儲(chǔ)器產(chǎn)品使用多顆存儲(chǔ)顆?；騿晤w粒容量變大時(shí)，存儲(chǔ)控制芯片成本在存儲(chǔ)器產(chǎn)品總成本的占比可能相對(duì)下降;但存儲(chǔ)器產(chǎn)品對(duì)存儲(chǔ)控制芯片控制和調(diào)度能力要求也顯著提高，存儲(chǔ)控制芯片的技術(shù)難度、產(chǎn)品附加值及產(chǎn)品價(jià)格也會(huì)同步提升。

(2)存儲(chǔ)控制芯片產(chǎn)品線分類具體介紹

存儲(chǔ)控制芯片根據(jù)使用場景，可主要分為固態(tài)硬盤存儲(chǔ)控制芯片、嵌入式存儲(chǔ)控制芯片及擴(kuò)充式存儲(chǔ)控制芯片三大產(chǎn)品線。

1)固態(tài)硬盤存儲(chǔ)控制芯片產(chǎn)品線

固態(tài)硬盤(SSD)存儲(chǔ)控制芯片主要用于筆記本、臺(tái)式機(jī)、工業(yè)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、基站等終端產(chǎn)品應(yīng)用的固態(tài)硬盤產(chǎn)品中。固態(tài)硬盤廣泛應(yīng)用于大容量存儲(chǔ)場景，通過插槽接入主機(jī)的主板上，通?？梢圆鹦?，具有讀寫速度快、防震抗摔、低功耗、無噪聲、工作溫度范圍大、輕便等特點(diǎn)。公司的固態(tài)硬盤存儲(chǔ)控制芯片根據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議不同可分為 PCIe SSD 和 SATA SSD 兩大類，具體如下：

2)嵌入式存儲(chǔ)控制芯片產(chǎn)品線

嵌入式存儲(chǔ)控制芯片主要用于智能手機(jī)、平板電腦、智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能汽車等設(shè)備的嵌入式存儲(chǔ)器產(chǎn)品中。嵌入式存儲(chǔ)器產(chǎn)品廣泛用于移動(dòng)終端低功耗場景，以焊接的方式集成在主機(jī)的主板上，通常不可拆卸。公司的嵌入式存儲(chǔ)控制芯片根據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議的不同，可分為 eMMC 和 SPI NAND 兩大類。具體如下：

3)擴(kuò)充式存儲(chǔ)控制芯片產(chǎn)品線

擴(kuò)充式存儲(chǔ)控制芯片主要用于 SD 卡、閃存盤(U 盤)、移動(dòng)硬盤等便攜式存儲(chǔ)器產(chǎn)品中。擴(kuò)充式存儲(chǔ)器產(chǎn)品主要用于擴(kuò)充主機(jī)存儲(chǔ)容量或數(shù)據(jù)拷貝，可被靈活拔插。公司的擴(kuò)充式存儲(chǔ)控制芯片根據(jù)存儲(chǔ)協(xié)議的不同可分為 SD 和 USB兩大類。

存儲(chǔ)器產(chǎn)品供應(yīng)鏈：光罩、晶圓及封裝測試服務(wù)

光罩、晶圓及封裝測試服務(wù)主要適用于存儲(chǔ)控制芯片及存儲(chǔ)器產(chǎn)品。存儲(chǔ)控制芯片主要采購內(nèi)容為光罩及晶圓制造、封裝/測試服務(wù)等;存儲(chǔ)器產(chǎn)品則是在自有存儲(chǔ)控制芯片的基礎(chǔ)上，采購標(biāo)準(zhǔn)存儲(chǔ)顆粒、存儲(chǔ)器產(chǎn)品封裝測試服務(wù)等。

NAND FLASH 存儲(chǔ)器行業(yè)競爭格局

(1)NAND FLASH 存儲(chǔ)器行業(yè)競爭格局

NAND FLASH 行業(yè)主要包括存儲(chǔ)顆粒廠、存儲(chǔ)控制芯片公司、存儲(chǔ)模組廠等行業(yè)角色。存儲(chǔ)顆粒廠核心能力為通過突破存儲(chǔ)顆粒架構(gòu)、提升制造工藝水平，最終實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)密度持續(xù)提高和單位成本持續(xù)下降;存儲(chǔ)控制芯片公司核心能力為針對(duì)終端應(yīng)用場景的多樣化需求，融合自身對(duì)各類存儲(chǔ)顆粒和存儲(chǔ)協(xié)議的理解，提供符合客戶實(shí)際需求的高適應(yīng)性存儲(chǔ)控制芯片及服務(wù);存儲(chǔ)模組廠核心能力為存儲(chǔ)器產(chǎn)品組成要件的資源整合。各角色基于自身不同的技術(shù)或產(chǎn)品優(yōu)勢，在不同程度上充分利用其核心能力向上下游延伸，具體如下：

1)存儲(chǔ)顆粒廠

存儲(chǔ)顆粒廠主要專注于存儲(chǔ)顆粒技術(shù)，基于存儲(chǔ)顆粒的市場推廣需求，以存儲(chǔ)顆粒和存儲(chǔ)器產(chǎn)品相結(jié)合的形式進(jìn)行銷售。存儲(chǔ)顆粒廠以存儲(chǔ)顆粒的性能、容量、產(chǎn)能等為核心競爭力，一方面通過積極推動(dòng)存儲(chǔ)顆粒技術(shù)的創(chuàng)新和演進(jìn)，引導(dǎo)更多高附加價(jià)值新型存儲(chǔ)應(yīng)用的衍生;另一方面持續(xù)擴(kuò)大現(xiàn)有存儲(chǔ)顆粒市場占有率。

基于上述需求，存儲(chǔ)顆粒廠通常會(huì)在存儲(chǔ)顆粒技術(shù)出現(xiàn)重大變化或開發(fā)新的存儲(chǔ)應(yīng)用市場時(shí)自行研發(fā)存儲(chǔ)控制芯片或委托存儲(chǔ)控制芯片公司定制化開發(fā)，縮短市場培育周期，加速存儲(chǔ)顆粒技術(shù)研發(fā)成果轉(zhuǎn)化和市場回報(bào);在成熟的存儲(chǔ)應(yīng)用市場則會(huì)采購第三方存儲(chǔ)控制芯片公司研發(fā)的存儲(chǔ)控制芯片，利用存儲(chǔ)控制芯片公司的產(chǎn)品定義和研發(fā)能力，將顆粒銷售至更多不同類型的客戶和應(yīng)用場景。

存儲(chǔ)顆粒廠主要為三星電子、美光科技、鎧俠、西部數(shù)據(jù)、SK 海力士(含已收購英特爾存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的 Solidigm)和長江存儲(chǔ)等，根據(jù)上述存儲(chǔ)顆粒廠的公開披露信息，其主營業(yè)務(wù)收入中，未明確包含存儲(chǔ)控制芯片的單獨(dú)銷售。

2)存儲(chǔ)模組廠

存儲(chǔ)模組廠主要專注于存儲(chǔ)器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、加工和銷售。存儲(chǔ)模組廠在產(chǎn)品銷售、存儲(chǔ)顆粒和存儲(chǔ)控制芯片采購方面具有其獨(dú)特優(yōu)勢。

在產(chǎn)品銷售方面，存儲(chǔ)模組廠產(chǎn)品覆蓋終端應(yīng)用市場較廣，能夠接觸到市場趨勢和客戶需求;在存儲(chǔ)顆粒和存儲(chǔ)控制芯片采購方面，與存儲(chǔ)顆粒廠、存儲(chǔ)控制芯片公司建立規(guī)模化的業(yè)務(wù)合作關(guān)系，獲得存儲(chǔ)顆粒廠和存儲(chǔ)控制芯片公司穩(wěn)定的供應(yīng)鏈支持。

同時(shí)，為更好更及時(shí)地服務(wù)客戶，部分存儲(chǔ)模組廠也會(huì)自主開展固件研發(fā)、封裝測試等工作，少數(shù)存儲(chǔ)模組廠也嘗試自研存儲(chǔ)控制芯片或委托存儲(chǔ)控制芯片公司定制芯片。

存儲(chǔ)模組廠主要包括金士頓、創(chuàng)見信息、宜鼎、朗科科技、江波龍和佰維存儲(chǔ)等，根據(jù)上述存儲(chǔ)模組廠的公開披露信息，其主營業(yè)務(wù)收入中，未明確包含存儲(chǔ)控制芯片的單獨(dú)銷售或銷售規(guī)模較小。

3)存儲(chǔ)控制芯片公司

存儲(chǔ)控制芯片公司主要專注于存儲(chǔ)控制技術(shù)，銷售存儲(chǔ)控制芯片。同時(shí)，基于存儲(chǔ)控制芯片的市場推廣需求，存儲(chǔ)控制芯片公司也可提供技術(shù)服務(wù)、存儲(chǔ)器產(chǎn)品、存儲(chǔ)控制 IP 等多元化的存儲(chǔ)解決方案，更全面地支持到存儲(chǔ)顆粒廠、存儲(chǔ)模組廠和終端應(yīng)用客戶。

在存儲(chǔ)顆粒廠的支持上，存儲(chǔ)控制芯片公司基于長時(shí)間、高度聚焦、高投入的技術(shù)研發(fā)，形成了存儲(chǔ)控制領(lǐng)域的專業(yè)化競爭優(yōu)勢，針對(duì)不同存儲(chǔ)顆粒廠的各類存儲(chǔ)顆粒均具有豐富的模型、數(shù)據(jù)積累和研究開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，能夠有效支持存儲(chǔ)顆粒，幫助存儲(chǔ)顆?？焖龠M(jìn)行商業(yè)化落地。

同時(shí)，存儲(chǔ)控制芯片公司基于對(duì)存儲(chǔ)器產(chǎn)品的理解，持續(xù)挖掘存儲(chǔ)顆粒的潛能，拓展存儲(chǔ)顆粒的應(yīng)用場景，利用存儲(chǔ)控制芯片提升和優(yōu)化存儲(chǔ)顆粒，為存儲(chǔ)顆粒帶來更高附加價(jià)值。

在存儲(chǔ)模組廠的支持上，存儲(chǔ)控制芯片作為存儲(chǔ)器產(chǎn)品的關(guān)鍵組成部件，在使用相同存儲(chǔ)顆粒的前提下，存儲(chǔ)器產(chǎn)品品質(zhì)與存儲(chǔ)控制芯片公司的產(chǎn)品性能和技術(shù)支持力度直接相關(guān)。

同時(shí)，存儲(chǔ)控制芯片公司通過定制化的測試方案、固件開發(fā)、芯片設(shè)計(jì)等技術(shù)服務(wù)幫助存儲(chǔ)模組廠實(shí)現(xiàn)差異化的產(chǎn)品競爭。

在終端應(yīng)用客戶的支持上，存儲(chǔ)控制芯片公司能夠基于自身較強(qiáng)的技術(shù)水平，針對(duì)應(yīng)用場景需求進(jìn)行個(gè)性化深度定制和開發(fā)，提供系統(tǒng)級(jí)的存儲(chǔ)解決方案。以電力電網(wǎng)、軌道交通、銀行金融等領(lǐng)域?yàn)槔?，由于?duì)存儲(chǔ)器產(chǎn)品的質(zhì)量、存儲(chǔ)安全、可靠性、惡劣環(huán)境中工作穩(wěn)定性或抗干擾能力等有較為嚴(yán)苛的要求，技術(shù)實(shí)現(xiàn)難度較高，在芯片研發(fā)、制造、測試和底層固件開發(fā)等階段均需要進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，因此存儲(chǔ)控制芯片公司在這些應(yīng)用領(lǐng)域更具優(yōu)勢。

此外，少數(shù)存儲(chǔ)控制芯片公司基于存儲(chǔ)控制核心技術(shù)的優(yōu)勢，可以以存儲(chǔ)控制 IP 授權(quán)的形式，支持存儲(chǔ)顆粒廠或其他存儲(chǔ)控制芯片公司。存儲(chǔ)控制芯片公司主要為群聯(lián)電子、慧榮科技、得一微、點(diǎn)序科技、美滿電子等。

(2)NAND FLASH 存儲(chǔ)控制芯片公司競爭格局

由于存儲(chǔ)顆粒廠通常不對(duì)外直接銷售存儲(chǔ)控制芯片，存儲(chǔ)控制芯片市場主要由群聯(lián)電子、慧榮科技、得一微、點(diǎn)序科技、美滿電子等第三方存儲(chǔ)控制芯片公司主導(dǎo)。

未來發(fā)展趨勢

1、存儲(chǔ)器產(chǎn)品對(duì)存儲(chǔ)控制芯片的依賴性不斷加強(qiáng)

存儲(chǔ)顆粒由于受器件特點(diǎn)等因素影響，可靠性隨著使用時(shí)間的增加而逐漸降低。存儲(chǔ)控制芯片作為存儲(chǔ)器產(chǎn)品不可或缺的組成部分，可實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)顆粒的均衡使用、有效延長存儲(chǔ)顆粒的使用壽命、提高存儲(chǔ)顆粒的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)性能。因此，存儲(chǔ)控制芯片公司與存儲(chǔ)顆粒廠、存儲(chǔ)模組廠的緊密合作可加快新型顆粒及新型存儲(chǔ)器產(chǎn)品的上市時(shí)間。由于 NAND FLASH 工藝制程、堆疊層數(shù)和架構(gòu)快速升級(jí)，NAND FLASH技術(shù)難度越來越高，存儲(chǔ)密度不斷提高，使得存儲(chǔ)顆粒中的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或數(shù)據(jù)丟失的概率顯著增加，使用壽命也快速下降。

以架構(gòu)升級(jí)為例，按照每個(gè)存儲(chǔ)單元可存儲(chǔ)數(shù)位量不同可分為 SLC、MLC、TLC、QLC 等，TLC 架構(gòu)雖單元容量為 SLC架構(gòu)存儲(chǔ)顆粒的 3 倍，但其使用壽命(即可擦寫次數(shù))僅為 SLC 的 1/20，可靠性也同步降低，對(duì)數(shù)據(jù)糾錯(cuò)要求(ECC)從 1~4bit 增加到 72bit。

NAND FLASH 的技術(shù)發(fā)展特點(diǎn)，決定了存儲(chǔ)顆粒在應(yīng)用時(shí)對(duì)存儲(chǔ)控制芯片的要求越來越高，依賴性也越來越強(qiáng)，對(duì)存儲(chǔ)控制技術(shù)和存儲(chǔ)控制芯片設(shè)計(jì)能力提出了更高的要求。存儲(chǔ)顆粒廠需要與存儲(chǔ)控制芯片公司達(dá)成深度合作，邀請(qǐng)存儲(chǔ)控制芯片公司更早、更深入地參與對(duì)新型存儲(chǔ)顆粒的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)制定、特性定義等環(huán)節(jié)中，探索相應(yīng)存儲(chǔ)控制技術(shù)和應(yīng)用落地的可行性、反饋樣品測試結(jié)果并提出分析和優(yōu)化建議，盡快研發(fā)形成與之配套的存儲(chǔ)控制芯片設(shè)計(jì)方案、固件算法、量產(chǎn)工具等，從而高效實(shí)現(xiàn)對(duì)新型存儲(chǔ)顆粒的商業(yè)化應(yīng)用。

2、新型存儲(chǔ)器產(chǎn)品的衍生進(jìn)一步提升了存儲(chǔ)控制芯片的價(jià)值

隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能的發(fā)展以及存儲(chǔ)器產(chǎn)品的容量需求不斷增加，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器也衍生了如計(jì)算型存儲(chǔ)、分布式存儲(chǔ)、基于新型存儲(chǔ)顆粒和存儲(chǔ)接口的持久內(nèi)存等新型存儲(chǔ)器產(chǎn)品形態(tài)，其對(duì)存儲(chǔ)控制芯片的架構(gòu)、功耗要求、對(duì)存儲(chǔ)顆粒的多通道并行管理能力、數(shù)據(jù)安全等方面要求也相應(yīng)變高，使得存儲(chǔ)控制芯片在存儲(chǔ)器產(chǎn)品的價(jià)值不斷提高。

(1)計(jì)算型存儲(chǔ)

計(jì)算型存儲(chǔ)是指利用存儲(chǔ)控制芯片的算力，將原本由主機(jī) CPU 執(zhí)行的部分?jǐn)?shù)據(jù)處理任務(wù)交由存儲(chǔ)控制芯片完成，減少了 CPU 的計(jì)算負(fù)擔(dān)。計(jì)算型存儲(chǔ)擅長處理數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用，在數(shù)據(jù)庫管理、視頻處理、人工智能層和虛擬化等場景的數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)加速中，相對(duì) CPU 而言具有更快的響應(yīng)時(shí)間和更低的時(shí)延，能夠節(jié)省帶寬，降低能耗，且由于數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器內(nèi)部進(jìn)行處理，可實(shí)現(xiàn)較高的安全性和隱私性。計(jì)算型存儲(chǔ)由全球網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)工業(yè)協(xié)會(huì)(SNIA)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義和推廣，并得到三星電子、Intel、英偉達(dá)、IBM 等行業(yè)領(lǐng)先公司的支持和應(yīng)用。

2020 年 11月，Xilinx 與三星電子宣布推出三星 SmartSSD 計(jì)算存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)器(CSD)，是業(yè)界首款可定制、可編程的計(jì)算存儲(chǔ)平臺(tái)，其將計(jì)算功能推進(jìn)至存儲(chǔ)器中，可為各類應(yīng)用加速，增速達(dá) 10 倍以上。

(2)分布式存儲(chǔ)

分布式存儲(chǔ)指把數(shù)據(jù)分散存儲(chǔ)到多個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器上，并把分散的存儲(chǔ)資源整合成虛擬存儲(chǔ)設(shè)備，有效提高存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)讀取效率。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能的發(fā)展，海量的數(shù)據(jù)使得分布式存儲(chǔ)逐漸替代傳統(tǒng)單個(gè)存儲(chǔ)服務(wù)器存放所有數(shù)據(jù)的方式。以高密度 NAND FLASH 存儲(chǔ)顆粒和高性能存儲(chǔ)控制芯片組成的存儲(chǔ)系統(tǒng)，是分布式存儲(chǔ)的主流方案和未來演進(jìn)方向。利用高性能存儲(chǔ)控制芯片的存儲(chǔ)控制技術(shù)和智能存儲(chǔ)顆粒管理，可實(shí)現(xiàn)高性能、低延遲且完整的存儲(chǔ)功能，并提供有效的數(shù)據(jù)去重、壓縮和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)保護(hù)功能，滿足大數(shù)據(jù)分析、視頻監(jiān)控、高性能計(jì)算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療影像、虛擬化云計(jì)算等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)價(jià)值高、存儲(chǔ)工作負(fù)載特點(diǎn)多樣化等特點(diǎn)的新型應(yīng)用場景。華為發(fā)布的全系列分布式存儲(chǔ)可實(shí)現(xiàn) 91.6%的最高硬盤空間利用率，穩(wěn)定時(shí)延小于 1ms，支持 4,096 節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展，滿足多樣性數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)需求，靈活按需購買與部署，節(jié)省空間和能耗，可降低 30% TCO(總擁有成本)。

(3)基于新型存儲(chǔ)顆粒和存儲(chǔ)接口的持久內(nèi)存

持久內(nèi)存(Persistent Memory)由新型存儲(chǔ)顆粒和新型存儲(chǔ)控制芯片實(shí)現(xiàn)，在現(xiàn)有存儲(chǔ)層次結(jié)構(gòu)中新增一個(gè)介于內(nèi)存和固態(tài)硬盤之間的層級(jí)，提供了相同成本下比內(nèi)存更大的存儲(chǔ)容量、比固態(tài)硬盤更低的訪問延遲。持久內(nèi)存適用于高性能、大容量、持久性等存儲(chǔ)工作負(fù)載特點(diǎn)的應(yīng)用場景，擅長處理人工智能、機(jī)器學(xué)習(xí)、高性能計(jì)算等工作任務(wù)。主機(jī) CPU 在執(zhí)行上述類型的工作任務(wù)時(shí)，可直接訪問持久內(nèi)存，無需在內(nèi)存和固態(tài)硬盤間來回切換數(shù)據(jù)塊。該結(jié)構(gòu)可降低成本較高的內(nèi)存使用需求，提高固態(tài)硬盤的利用率，以適應(yīng)不同的數(shù)據(jù)類型、技術(shù)需求和預(yù)算限制。

為了充分利用持久內(nèi)存的特性，構(gòu)建于 PCIe 邏輯和物理層級(jí)之上、可對(duì)持久內(nèi)存進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化管理、更好發(fā)揮持久內(nèi)存的價(jià)值的 CXL 協(xié)議成為主流接口發(fā)展方向。基于 CXL 的新型存儲(chǔ)控制芯片，實(shí)現(xiàn)了 CXL 協(xié)議中定義的多種新型存儲(chǔ)協(xié)議，可支持內(nèi)存、持久內(nèi)存等，擴(kuò)展存儲(chǔ)容量，并支持資源共享(內(nèi)存池)和交換，提升數(shù)據(jù)的高效處理和系統(tǒng)運(yùn)算速度，使得持久內(nèi)存得以快速應(yīng)用落地。

固態(tài)硬盤持續(xù)加速對(duì)機(jī)械硬盤的替代

從機(jī)械硬盤(HDD)到固態(tài)硬盤(SSD)的演進(jìn)與革新是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)設(shè)備最重要的歷史變革之一。由于機(jī)械硬盤系通過旋轉(zhuǎn)盤片搜索數(shù)據(jù)，當(dāng)讀寫速度超過一定量級(jí)時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)噪音或功耗變大等物理臨界問題。固態(tài)硬盤則是將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于半導(dǎo)體電路內(nèi)，采用數(shù)字方式驅(qū)動(dòng)，取消了機(jī)械部件，功耗較低且運(yùn)行過程中不會(huì)產(chǎn)生噪音，完全消除旋轉(zhuǎn)和尋道的延遲，大幅提高數(shù)據(jù)處理速度，特別是在大吞吐率的隨機(jī)讀寫性能上有數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)的提高。根據(jù) Wikibon 和艾瑞咨詢報(bào)告，在 SSD 存儲(chǔ)器價(jià)格不斷接近 HDD 存儲(chǔ)器的趨勢下，SSD 存儲(chǔ)器出貨量于2020 年首次超過 HDD 存儲(chǔ)器，并持續(xù)加速替代進(jìn)程，特別是在性能和能源使用效率要求高的應(yīng)用場合已成為首選。

審核編輯：湯梓紅

?