電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）作為近年來發(fā)展速度最快的ISA架構(gòu)，RISC-V的普及速度可謂超出了不少人的預(yù)期。在消費(fèi)電子、IoT以及工業(yè)控制領(lǐng)域，RISC-V可謂已經(jīng)有了不小的核心出貨量，然而在一些細(xì)分市場(chǎng)，RISC-V也已經(jīng)開始嶄露頭角，比如服務(wù)器領(lǐng)域的CPU芯片，以及企業(yè)級(jí)SSD的主控。

平頭哥

在2023云棲大會(huì)上，阿里巴巴平頭哥發(fā)布了旗下首顆SSD主控芯片，鎮(zhèn)岳510。此次發(fā)布的鎮(zhèn)岳510直接內(nèi)置了平頭哥目前最高性能的玄鐵R910 RISC-V多核系統(tǒng)，最高頻率高達(dá)1.6GHz。而且此次鎮(zhèn)岳510面向的行業(yè)市場(chǎng)也有所差異，作為平頭哥的首個(gè)SSD主控，鎮(zhèn)岳510選擇了直接面向高性能企業(yè)級(jí)SSD主控。

鎮(zhèn)岳510提供了PCIe 5.0x4的接口，支持1xxL/2xxL TLC/QLC NAND Flash，以及DDR4-3200MT/s、DDR5-5200MT/s。從鎮(zhèn)岳510的規(guī)格書來看，其順序讀寫速度分別達(dá)到了14000MB/s和10000MB/s，隨機(jī)讀寫性能達(dá)到了3400KIOPS和2500KIOPS。

PCIe 5.0的高I/O性能并非鎮(zhèn)岳510的唯一優(yōu)勢(shì)，平頭哥表示通過良好的軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)，鎮(zhèn)岳510在實(shí)現(xiàn)性能突破的同時(shí)，也達(dá)到了最佳能效。比如其支持硬件精確的IO帶寬統(tǒng)計(jì)，可以根據(jù)帶寬來實(shí)時(shí)確定低功耗策略，并配置SSD工作于多種性能/功耗模式。

從商用芯片的角度來看，鎮(zhèn)岳510是平頭哥首個(gè)基于RISC-V架構(gòu)且面向行業(yè)應(yīng)用的芯片。雖然平頭哥旗下有玄鐵系列的IP陣容，但此前推出的倚天710、含光800、以及羽陣600/611等芯片，都并非基于RISC-V架構(gòu)打造的，因此鎮(zhèn)岳510的出現(xiàn)，或許也預(yù)示著平頭哥從RISC-V IP廠商走向RISC-V芯片廠商的第一步。

西部數(shù)據(jù)

2017年，時(shí)任西部數(shù)據(jù)CTO的Martin Fink宣布將把其設(shè)備上所使用的所有內(nèi)核都轉(zhuǎn)換為RISC-V，而且他們會(huì)本著開源的精神去做，目標(biāo)是每年出貨10億顆RISC-V核心。為此，西部數(shù)據(jù)成立的CPU開發(fā)團(tuán)隊(duì)，打造了自己的RISC-V核心，SweRV系列。西部數(shù)據(jù)表示，其SSD控制器將是該系列RISC-V核心首個(gè)落地的應(yīng)用。

與其他廠商不同的是，西部數(shù)據(jù)決定通過與CHIPS Alliance合作，開源其32位的RISC-V核心，包括EH1、EH2和EL2。不過開源版本只有少數(shù)開發(fā)支持，西部數(shù)據(jù)選擇了與其投資的Codasip合作，為客戶提供更完整的支持方案，包括商業(yè)EDA工具設(shè)計(jì)流等。
除此之外，針對(duì)內(nèi)部以及合作伙伴的應(yīng)用，西部數(shù)據(jù)也開發(fā)了非開源的64位EHX3核心，并為其增加了內(nèi)存管理單元，將其適用領(lǐng)域從嵌入式擴(kuò)展到低端應(yīng)用處理。此外，EHX3還增加了浮點(diǎn)計(jì)算引擎，進(jìn)一步提升其性能。西部數(shù)據(jù)為該核心定義的應(yīng)用場(chǎng)景包括DPU、計(jì)算型存儲(chǔ)以及安卓、Linux移動(dòng)設(shè)備等。

據(jù)了解，EH1內(nèi)核已經(jīng)被數(shù)家公司采用，而功耗更低雙線程的EH2對(duì)于涉及大量I/O的應(yīng)用來說能起到很大幫助，而EL2作為更小的四級(jí)流水線內(nèi)核，則主要用于測(cè)序之類的應(yīng)用，至于西部數(shù)據(jù)已經(jīng)在生產(chǎn)使用EHX3為主CPU的固態(tài)硬盤控制器。

不過，近期西部數(shù)據(jù)在RISC-V上的動(dòng)作相比前幾年來說少了不少，自2021年底的RISC-V峰會(huì)上公布EH3系列核心后，已經(jīng)近兩年沒有相關(guān)的消息公布。SweRV系列RISC-V核心是否會(huì)有后續(xù)新品出現(xiàn)，以及西部數(shù)據(jù)是否會(huì)在幾年后開源EHX3，我們暫時(shí)都無從得知。

FADU

除了西部數(shù)據(jù)在早期就察覺RISC-V在SSD主控上的應(yīng)用潛力外，韓國SSD主控廠商FADU Technology同樣在幾年前就率先選擇了RISC-V。早在2018年，F(xiàn)ADU就宣布使用SiFive的64位E51 RISC-V IP來打造他們的Annapurna SSD主控以及Bravo系列的企業(yè)級(jí)PCIe 3.0 SSD。

2020年，F(xiàn)ADU宣布推出Delta系列的PCIe 4.0 SSD，采用了全新的FC4121主控，并表示這是其第二款基于RISC-V的閃存主控。該主控充分利用了NVMe 1.4a/PCIe 4x4的主機(jī)接口和雙端口特性，專為低延遲的XL-FLASH、eTLC、cTLC和QLC閃存設(shè)計(jì)。這款主控應(yīng)該還是基于SiFive的RISC-V核心，不過FADU和SiFive都沒有透露具體用到了哪一款I(lǐng)P。

FADU表示，其設(shè)計(jì)消除了其他架構(gòu)需要犧牲性能或降速才能解決的TPD散熱問題。為此，F(xiàn)ADU也為Delta SSD推出了面向OEM服務(wù)器和存儲(chǔ)的U.2版本和面向大規(guī)模云的E1.S/M.2版本。從性能上看，U.2版本的Delta SSD可以分別實(shí)現(xiàn)7.025GB/s和5.01GB/s的順序讀寫速度，以及1675KIOPS和450KIOPS的隨機(jī)讀寫速度。
為了進(jìn)一步跟進(jìn)數(shù)據(jù)中心愈發(fā)嚴(yán)苛的存儲(chǔ)和I/O要求，F(xiàn)ADU也在2021年底推出了PCIe 5.0的主控方案，F(xiàn)C5161，并用于其第五代SSD平臺(tái)Echo上。FC5161采用了SiFive的Essential S5處理器，支持PCIe 5.0x4和PCIe 5.0x2的物理接口，以及NVMe 2.0和OCP的邏輯接口，最高支持到32TB的SSD容量。

根據(jù)FADU公布的ECHO性能數(shù)據(jù)可知，其順序讀寫速度分別可達(dá)14000MB/s和4200MB/s，隨機(jī)讀寫速度可達(dá)3200KIOPS和400KIOPS@OP7。ECHO SSD的工作功耗小于20W，待機(jī)功耗小于5W。

FADU已于今年8月成功上市，作為少有的韓國Fabless芯片與SSD廠商，還是不免受到了今年存儲(chǔ)市場(chǎng)的沖擊。以至于該公司也在近期發(fā)出公告澄清，表示現(xiàn)有客戶已用其他產(chǎn)品取代FADU產(chǎn)品的擔(dān)憂不實(shí)，他們現(xiàn)有客戶的訂單已經(jīng)開始在第四季度恢復(fù)，且與一家國際存儲(chǔ)廠商正在合作針對(duì)多終端客戶的計(jì)劃。

群聯(lián)

群聯(lián)作為最大的第三方存儲(chǔ)主控廠商之一，其不少控制器芯片都是基于Arm架構(gòu)打造的，然而在X1（PS5020-E20）這一企業(yè)級(jí)SSD主控芯片上，卻用上了RISC-V核心。據(jù)晶心科技宣布，其 AndesCore N25F核心被用在了群聯(lián)的PCIe 4.0x4 SSD控制器X1上。

AndesCore N25F是一個(gè)32位的RISC-V CPU IP，基于晶心科技的AndeStar V5架構(gòu)打造，采用了5級(jí)流水線的設(shè)計(jì)，主打高主頻性能和高能效。在豐富的特性和各種定制化選項(xiàng)下，N25F很適合用于嵌入式控制器。

群聯(lián)的X1用于U.3的PCIe 4.0x4 NVMe SSD，其順序讀寫速度分別可達(dá)7400MB/s和7200MB/s，4K隨機(jī)讀寫速度可達(dá)1750KIOPS和470KIOPS。基于X1打造的SSD典型工作功耗低于18W，待機(jī)功耗為6.5W。

群聯(lián)對(duì)基于該主控SSD的定位是面向HPC、AI計(jì)算以及大規(guī)模數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)。目前希捷已經(jīng)和群聯(lián)達(dá)成合作，將該控制器集成在了希捷的Nytro 5050 NVMe SSD系列中。不過需要注意的是，N25F應(yīng)該是作為X1中的協(xié)處理器，根據(jù)群聯(lián)的公開數(shù)據(jù)，其主CPU依然是由兩個(gè)Arm R5核心組成。

寫在最后

得益于高靈活度、可定制化以及低功耗的特性，越來越多的RISC-V核心被用于SSD的主控芯片中。且對(duì)于目前的存儲(chǔ)市場(chǎng)來說，高性價(jià)比的RISC-V SSD主控或許是一個(gè)更好的選擇，在保持SSD讀寫性能的同時(shí)，降低設(shè)計(jì)成本。而對(duì)于RISC-V生態(tài)來說，如何打入出貨量更大的消費(fèi)級(jí)SSD市場(chǎng)將是下一個(gè)目標(biāo)。