在全球范圍,SSD的出貨量一直有增無減。
研究機(jī)構(gòu)Research and Markets預(yù)測(cè),2020年全球SSD市場(chǎng)規(guī)模為348.6億美元,到2026年,這一數(shù)字預(yù)計(jì)將增加到803.4億美元。聚焦中國市場(chǎng),根據(jù)艾瑞咨詢預(yù)測(cè),2021、2022、2023年中國企業(yè)級(jí)SSD市場(chǎng)規(guī)模同比增長26%、37%、28%,于2025年達(dá)到489億元人民幣。
SSD市場(chǎng)容量巨大,然而一個(gè)殘酷的現(xiàn)實(shí)是SSD產(chǎn)業(yè)鮮見中國廠商的身影,主要被歐美、日韓占據(jù),頭部集中度高。
中國半導(dǎo)體存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)雖然起步較晚,但如江波龍、嘉合勁威等最早一批投身SSD產(chǎn)業(yè)的企業(yè)發(fā)展距今也超過10年。10年,并不算短,可中國SSD廠商大部分可以說還是在產(chǎn)業(yè)邊緣游走,距離行業(yè)領(lǐng)先尚有一定的距離。
中國SSD產(chǎn)業(yè)發(fā)展為何如此緩慢,是技術(shù)壁壘太高還是中國SSD廠商不夠努力?本文重點(diǎn)從技術(shù)角度來做一些探討。
SSD難不難做?肯定是難的。有多難,從技術(shù)和生態(tài)兩個(gè)維度做一些分析。
首先看技術(shù)層面。
SSD的核心組成是主控、固件和閃存顆粒。另外,廠商在全流程的設(shè)計(jì)、測(cè)試、生產(chǎn)、定制等一體化能力也非常重要。
其中的邏輯就像造車,有了發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和底盤三大件,也不一定能造出一輛好車。因?yàn)椴粌H涉及到技術(shù)層面的調(diào)教、生產(chǎn),同時(shí)也涉及到品牌的積淀、口碑的打造。
主控-SSD的核心控制中樞
主控即主控芯片,是主板或者硬盤的核心組成部分。主控開發(fā)的難點(diǎn)在哪?主控是SSD的核心控制中樞,好的控制器設(shè)計(jì)可以發(fā)揮出存儲(chǔ)介質(zhì)的全部潛力,因此最難之處不在于把芯片做出來,而是要不斷追求其功能和性能的極致。
比如,是否通過更強(qiáng)的糾錯(cuò)能力去適配新一代SCM以及QLC介質(zhì),并能在滿足客戶規(guī)格的前提下,提供充分的差異性。比如,能否在架構(gòu)中通過硬件加速邏輯來提升性能,同時(shí)在計(jì)算架構(gòu)上更為靈巧,應(yīng)對(duì)客戶提出的更多計(jì)算特性植入。
正因?yàn)榇?,?duì)于想在存儲(chǔ)行業(yè)長期發(fā)展的廠商來說,自研控制器是彰顯技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的核心要素。
除此之外,主控廠商還需要證明產(chǎn)品的商業(yè)化能力,才有可能得到Flash原廠的認(rèn)可并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商用。而商業(yè)化能力又涉及到測(cè)試、生產(chǎn)和上下游協(xié)調(diào)、打通。換句話說,這不是一個(gè)單純的技術(shù)問題。
目前行業(yè)內(nèi)的SSD控制器分為三大類:針對(duì)企業(yè)級(jí)SSD的控制器,主要面向企業(yè)與云的應(yīng)用;針對(duì)消費(fèi)級(jí)SSD的控制器,面向PC以及平板電腦;針對(duì)嵌入式領(lǐng)域的控制器,面向eMMC 以及UFS等。
在企業(yè)級(jí)、消費(fèi)級(jí)存儲(chǔ)廠商中,能同時(shí)提供自研控制器技術(shù),并批量使用的廠商很少。主要原因是原廠占有率過高,比如企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的80%由原廠占有、消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)的70%由原廠占有。
不過,近些年也有一些主控新勢(shì)力正在崛起。憶聯(lián)自主研發(fā)的企業(yè)級(jí)SSD主控已突破百萬級(jí)銷售,消費(fèi)級(jí)芯片則突破千萬級(jí)銷售,在數(shù)據(jù)中心、頭部PC客戶產(chǎn)品中均有廣泛應(yīng)用。再者就是江波龍等,也在市場(chǎng)有一些不錯(cuò)的表現(xiàn)。
這背后的努力是難以想象的。以憶聯(lián)為例,實(shí)力遠(yuǎn)超名氣,深耕存儲(chǔ)10年以上,專注研發(fā)事業(yè),經(jīng)歷了5代以上的研發(fā)疊代。同時(shí),先后解決了高性能控制器架構(gòu)、面向不同場(chǎng)景的定制靈活性問題,以及不同狀態(tài)下極致功耗優(yōu)化等攻克SSD的核心難題。
固件算法和顆粒
固件,控制器和存儲(chǔ)顆粒組成了SSD的肉體,靈魂則在于固件。
控制器與存儲(chǔ)顆粒如何完美兼容,實(shí)現(xiàn)與外部接口的高效傳導(dǎo),核心都在于固件。一般有控制器開發(fā)能力的廠商都會(huì)獨(dú)立研發(fā)固件算法。主流控制器廠商也都是固件算法的提供商,比如合肥長鑫。
固件開發(fā),不僅僅需要懂行業(yè)的專業(yè)人才,還需要對(duì)算法、未來趨勢(shì)有所了解。
閃存顆粒(Flash Memory),一種非易失性存儲(chǔ)介質(zhì),以固定大小的區(qū)塊為單位。閃存顆粒難在哪?簡(jiǎn)單說,閃存顆粒的結(jié)構(gòu)和工作原理都極其復(fù)雜,比控制器的研發(fā)難度更大。這導(dǎo)致主流品牌極少,常見如三星、鎧俠,中國的長江存儲(chǔ)正在奮力直追。
閃存顆粒是一般廠商無力涉及的領(lǐng)域,又是SSD的必需,唯一的解決辦法就是和上游建立穩(wěn)定的采購關(guān)系,確保采購的穩(wěn)定和可持續(xù)??此崎W存顆粒是單純的采購關(guān)系,實(shí)際又涉及到SSD廠商實(shí)力的問題。
目前,也只有極少數(shù)有實(shí)力的企業(yè)能和國際、國內(nèi)Top NAND介質(zhì)伙伴有穩(wěn)定的戰(zhàn)略級(jí)合作關(guān)系,比如華為、憶聯(lián)等。
據(jù)了解,當(dāng)前有一部分國產(chǎn)SSD廠商也會(huì)繞過原廠直接采購閃存顆粒,讓制造商根據(jù)行業(yè)的需求定制一批顆粒。這需要一個(gè)長期的過程,既要與上游原廠保持固定的聯(lián)系,了解趨勢(shì)、做出主控;也要適當(dāng)布局,擁有一定的自主可控能力。
封裝測(cè)試
封測(cè)作為集成電路產(chǎn)品制造的后道工序,指將通過測(cè)試的晶圓按產(chǎn)品型號(hào)及功能需求加工得到獨(dú)立集成電路的過程,可分為封裝與測(cè)試兩個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)企業(yè)的研發(fā)能力、資金實(shí)力與技術(shù)水平都有著高要求,難易程度不言而喻。
簡(jiǎn)單來說的話,SSD市場(chǎng)中,消費(fèi)級(jí)SSD較為標(biāo)準(zhǔn)化,企業(yè)級(jí)SSD的需求則更為多樣化。需求多,意味著測(cè)試要求也更多,比如能否提供與業(yè)界對(duì)標(biāo)的封測(cè)能力;是否可以支持3D NAND的多種封測(cè)形式;是否能夠支持高密度大容量封測(cè);測(cè)試過后能否快速作出調(diào)整與反饋……每一項(xiàng)都十分考驗(yàn)廠商的硬實(shí)力。
拿大家最熟悉的3D堆疊層數(shù)為例,現(xiàn)在主流到了176層,長江存儲(chǔ)在128層。并且大概每隔18個(gè)月,堆疊層數(shù)就會(huì)進(jìn)步一次,這意味著主控、固件都需要重新設(shè)計(jì)與研發(fā),并做封測(cè)。
還不僅如此,堆疊層數(shù)只是NAND演進(jìn)的一個(gè)維度。以一幢大樓為例,橫向密度(每層有幾間房)、縱向?qū)訑?shù)(能蓋多少層)、電路架構(gòu)(進(jìn)出是怎么樣的路線)、內(nèi)部結(jié)構(gòu)(每間房可以住幾個(gè)人)是NAND演進(jìn)的四個(gè)維度。原廠NAND每一個(gè)細(xì)小的進(jìn)步,下游廠商都得重新走完整個(gè)研發(fā)、測(cè)試流程。
無論硬件還是軟件層面,SSD廠商都要不斷適配原廠,持續(xù)和存儲(chǔ)界的各種協(xié)會(huì)溝通,從而去獲取用戶的最新需求。即便如此,因原廠對(duì)下游某種程度的限制,部分場(chǎng)景產(chǎn)品依然無法實(shí)現(xiàn)。
目前來說,最好的解決辦法就是購買原廠的wafer,自主封測(cè)。這不僅能提升介質(zhì)的可操作性,還能增加客戶的定制化服務(wù),不過對(duì)自身的技術(shù)實(shí)力又是一個(gè)大的挑戰(zhàn)。
現(xiàn)階段,國內(nèi)有自封能力的廠商極少,全球前十強(qiáng)封裝排名,中國內(nèi)地占比三家,分別是長電、通富、華天。憶聯(lián)在自封方面的能力處于快速補(bǔ)強(qiáng)階段,與前三家不同,憶聯(lián)不是代工企業(yè)。當(dāng)前,憶聯(lián)在東莞和惠陽有兩大生產(chǎn)基地,先進(jìn)高速高密度晶圓封測(cè)年封測(cè)能力可達(dá)到19000PB。
封測(cè)后,需要大規(guī)模生產(chǎn)能力及定制化能力。無論是大規(guī)模生產(chǎn)還是定制化都涉及到大量的技術(shù)管理細(xì)節(jié),比如,大規(guī)模生產(chǎn)涉及的質(zhì)量管理、質(zhì)量策劃、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)控制能力,定制化涉及的柔性開發(fā)、敏捷捕捉新市場(chǎng)能力。
SSD的應(yīng)用場(chǎng)景越來越廣泛,對(duì)定制化能力的要求也越來越高。目前,在生產(chǎn)能力及定制化能力方面表現(xiàn)較為突出的有臺(tái)灣的群聯(lián)電子與創(chuàng)見、深圳的憶聯(lián)、長沙的國科微等。
生態(tài)合作也是技術(shù)的一部分
其次看生態(tài)層面。
SSD涉及上下游產(chǎn)業(yè)鏈眾多,從協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)到主控、閃存顆粒,再到銷售渠道、解決方案提供商,有決定產(chǎn)品價(jià)格、品質(zhì)、技術(shù)路線的,有決定銷路和議價(jià)能力的。上下游如何能形成更緊密的合作關(guān)系?
另外,如何獲取企業(yè)用戶的信任?與消費(fèi)級(jí)市場(chǎng)不同,企業(yè)用戶關(guān)注的可不只有性能,還有功能、可靠性等。
所有涉及的技術(shù)問題,也不單純是技術(shù)問題。拿協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)來說,PCIe、M.2、SATA、SAS,每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都是一個(gè)小圈子,以客戶為例,Server OEM、PC OEM、互聯(lián)網(wǎng)、運(yùn)營商,每個(gè)都是龐然大物,需要投入巨大的精力和相當(dāng)多的財(cái)力去建設(shè)、完善。
SSD是個(gè)綜合性要求非常高的行業(yè),成熟廠商要在技術(shù)上領(lǐng)先,包括綜合生產(chǎn)能力、核心技術(shù)人員能力,尤其要在主控、固件和解決方案的生產(chǎn)制造,產(chǎn)品的豐富度等方面有深厚積累。同時(shí),還要不斷強(qiáng)化生態(tài)合作能力,在價(jià)格、技術(shù)路線、銷售渠道、解決方案定制方面有一定的話語權(quán)。除此之外,品牌、前景、口碑等方面也需要保持不錯(cuò)的形象。
生態(tài)立足于技術(shù),是面向多種合作伙伴、為客戶提供更多價(jià)值的一種有效方式。從商業(yè)角度來說,業(yè)內(nèi)均以“開放 合作 共贏”為基礎(chǔ);而從技術(shù)角度看,則是更多技術(shù)細(xì)節(jié)的相互探討、方案的驗(yàn)證、產(chǎn)品從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H場(chǎng)景的(大規(guī)模)驗(yàn)證,以及客戶對(duì)產(chǎn)品保持的耐心等等。
技術(shù)突破還需要努力
顯而易見,SSD產(chǎn)業(yè)非??简?yàn)實(shí)力,技術(shù)門檻高、流程粘性強(qiáng)、對(duì)資金和資源的需求非常大。等一切俱備,還欠缺足夠的時(shí)間。
中國SSD產(chǎn)業(yè)在失去先發(fā)優(yōu)勢(shì)的前提下,逐年累月,一直進(jìn)步。從這個(gè)維度去評(píng)價(jià)中國SSD產(chǎn)業(yè)的廠商,必須得給他們點(diǎn)個(gè)贊,尤其是逐步登上主流SSD舞臺(tái)的一些廠商,比如閃存顆粒領(lǐng)域的長江存儲(chǔ)、主控封測(cè)及市場(chǎng)方面表現(xiàn)不俗的憶聯(lián)等。
中國SSD產(chǎn)業(yè)技術(shù)在突破、產(chǎn)業(yè)鏈在不斷整合,越來越多優(yōu)秀的廠商正在從幕后走向臺(tái)前,與國際廠商的差距不斷縮小,甚至有部分領(lǐng)域已經(jīng)追上或者實(shí)現(xiàn)了超越。
當(dāng)然,我們也要看到,近幾年有一些資本市場(chǎng)高舉“自主可控”的旗幟,進(jìn)入芯片(包括SSD)行業(yè)。從行業(yè)趨勢(shì)來看,這是必然,但也要客觀看這一現(xiàn)象。SSD技術(shù)和芯片技術(shù)類似,很多核心技術(shù)不是花錢“買人買設(shè)備買廠房”就能“買”來的,需要長時(shí)間耕耘,在對(duì)產(chǎn)業(yè)的深入了解基礎(chǔ)上,一步一個(gè)腳印,逐步建立起自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力。
目前,中國SSD產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)還沒有進(jìn)入白熱化階段,畢竟技術(shù)壁壘太高,能存活多年的廠商一定是有些實(shí)力的。并且,這條賽道未來一定不是中國廠商內(nèi)部的競(jìng)爭(zhēng)。
對(duì)標(biāo)國內(nèi)外最高水準(zhǔn),中國廠商要做的不只是追趕,更需要比肩、超越。因?yàn)橹挥姓驹诟叩乃骄€上,才有可能走到產(chǎn)業(yè)鏈的尖端,這是中國SSD廠商應(yīng)該重視、必須重視的。
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