為何控制器芯片如此重要？ 存儲控制器國產(chǎn)芯之路的走向

國內(nèi)存儲器三大劍客長江存儲、合肥長鑫、福建晉華最近動作頻仍，紛紛投資擴建，助力存儲器芯片的研發(fā)與量產(chǎn)。而數(shù)千億元的投入只為補齊存儲器領(lǐng)域的“短板”，在國家信息安全層面搭建新的“盾牌”。中興事件的持續(xù)發(fā)酵、美國加強對華為的審查等臺面上的明戰(zhàn)，更讓國內(nèi)IC業(yè)明了生態(tài)的重要。存儲產(chǎn)業(yè)在全球IC業(yè)的比重超過三分之一，中國本土投入重金打造存儲生產(chǎn)線，為與之配套的存儲控制器廠商開辟了巨大的機會。

關(guān)于存儲控制芯片的重要性，中國第一顆晶體管的設(shè)計參與者、中國半導(dǎo)體領(lǐng)域開拓性的專家鄧先燦教授的描述比較通俗形象：“硬盤就好比是數(shù)據(jù)存儲的倉庫，存儲器是房間，控制器是大門、是看門人；大門和看門人必須是中國人，信息才能夠安全。” 為掌握芯片領(lǐng)域制高點，不只要在設(shè)計工具（EDA）、知識產(chǎn)權(quán)核（IP）、生產(chǎn)制程、材料、軟件等全面布局，在處理器（CPU）、可編程器件（FPGA）等通用關(guān)鍵芯片突破，更要尋求在視頻音頻、信號處理、存儲控制器、通信協(xié)議等方面的專用IC的開拓。與國家大力打造存儲器產(chǎn)業(yè)相呼應(yīng)的是，作為產(chǎn)業(yè)鏈必不可少的環(huán)節(jié)，存儲控制器領(lǐng)域的爭奪亦不容忽視。

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現(xiàn)實的突破

為何控制器芯片如此重要？眾所周知，在信息存儲應(yīng)用領(lǐng)域，大量涵蓋存儲卡、U盤/移動硬盤、固態(tài)硬盤乃至大數(shù)據(jù)存儲設(shè)備和服務(wù)器高速總線的核心控制器芯片，都需要存儲控制器來完成相關(guān)的存儲功能。以固態(tài)硬盤為例，固態(tài)硬盤如今是電腦的標配，固態(tài)硬盤的核心是控制器和存儲器兩部分，存儲器是信息存儲的標準單元，追求高密度存放數(shù)據(jù)，而存儲控制器，則是管理存儲器并通過計算機總線和主芯片實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀/寫的復(fù)雜功能芯片，實際上它是一顆包含了計算機接口核心技術(shù)和存儲芯片管理技術(shù)的片上系統(tǒng)芯片（SoC）。

在存儲應(yīng)用市場，不只是存儲器“旁落于人”，存儲控制器領(lǐng)域也大都為國際巨頭所掌握，除了各閃存原廠如Samsung、intel、Toshiba、Sandisk等具有自己的存儲控制器外，第三方存儲控制器廠商SMI、Marvell等也占據(jù)較大市場份額。而中國要實現(xiàn)信息安全，這些芯片必然要國產(chǎn)化。國內(nèi)一些廠商也在縱身投入，率先沖出“重圍”的杭州華瀾微電子股份有限公司（SageMicro）集十數(shù)年之功，設(shè)計并產(chǎn)業(yè)化了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列芯片，包括十幾個型號的SD/eMMC/CF存儲卡控制器、固態(tài)硬盤、計算機接口橋接/硬盤陣列控制器芯片，在國內(nèi)外市場不斷獲得佳績。

華瀾微副總裁兼首席營運長周斌告訴記者說，控制器芯片涉及CPU、接口、IP、算法等多重因素，一方面華瀾微多年來積累起了計算機接口和固態(tài)存儲方面豐富的知識產(chǎn)權(quán)核（IP）和算法，如閃存管理的算法、糾錯算法、加密解密算法，從SD/MMC到USB 、從IDE到SATA、PCIe和NVMe的物理層到協(xié)議層等的IP積累。這些IP在國際市場上的單次授權(quán)費用都會超過幾十萬美元，而華瀾微團隊十幾年潛心開發(fā)了這些自主IP 。另一方面，華瀾微還通過核心的加密算法技術(shù)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息安全的芯片級防護?！斑@些IP不只是華瀾微獨有，如果國內(nèi)外有客戶需求，還可以授權(quán)的方式提供給客戶?！敝鼙髲娬{(diào)。

在存儲控制器芯片攻城略地之外，華瀾微在存儲橋接芯片領(lǐng)域也獲得了國際和國內(nèi)市場認可。通過收購20多年歷史Initio（晶量電子）完善市場配置，由于三大硬盤廠商都是Initio芯片的客戶，華瀾微在存儲橋接芯片領(lǐng)域出貨不斷攀高，成為繼***祥碩和智微之后的國際主流橋接芯片廠商。

同時，除提供自主可控存儲控制芯片、橋接芯片外，華瀾微還雙管齊下，整合供應(yīng)鏈，開發(fā)可控安全的國產(chǎn)全固態(tài)硬盤及大容量固態(tài)存儲板卡等標準和定制化系統(tǒng)產(chǎn)品，比如前兩年開發(fā)的2.5英寸的10TB全球最高密度硬盤以及具有特色應(yīng)用的固態(tài)硬盤，滿足了相關(guān)行業(yè)用戶的深度應(yīng)用需求。據(jù)悉，華瀾微按實際需求設(shè)計的各種加密存儲和加密自毀方案，成為全球各國安全存儲方面的主流選擇。為配合國產(chǎn)化應(yīng)用需求，華瀾微還配合客戶在龍芯、申威、飛騰等平臺和中標麒麟、銀河麒麟等操作系統(tǒng)下做應(yīng)用開發(fā)，并配合客戶應(yīng)用推出了一系列加密硬盤、分區(qū)硬盤、自毀硬盤。也因此，華瀾微完成了轉(zhuǎn)型為國內(nèi)頂尖的存儲控制器芯片、模組及系統(tǒng)提供商的蛻變。

而華瀾微并不因此而自得。周斌說：“華瀾微是這一細分行業(yè)的精致的耕耘者，專注于存儲控制器芯片和計算機/服務(wù)器接口芯片市場，實現(xiàn)國產(chǎn)化肯定是有益于中國信息安全的使命。但對于華瀾微來說，重要的仍是在國際大競爭環(huán)境下盈利生存，以理智、友好、平等看待任何競爭，以堅韌不拔、踏踏實實的努力來獲得客戶信任為根本，華瀾微倡導(dǎo)的文化就是‘激情創(chuàng)新、用心造芯’?！?/p>

持續(xù)的考驗

畢竟開發(fā)芯片一直以來的命題就是要不斷迭代，而存儲器控制器也概莫能外，并且面臨與市場需求“共振”的挑戰(zhàn)。

周斌介紹說，一方面，從磁介質(zhì)存儲到固態(tài)硬盤，從RAM、ROM到3D NNAND等，存儲介質(zhì)變化越來越快。同時一部分閃存廠自己做控制器，為第三方存儲控制器廠商帶來新的壓力。另一方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)、AI和大數(shù)據(jù)等技術(shù)的發(fā)展，客戶定制化需求越來越高，存儲接口越發(fā)多元化，從傳統(tǒng)SATA、SAS再到PCIe接口芯片。此外，更高速率、更低功耗、更安全等要求對控制器的CPU、算法等要求日益走高。這就要求控制器廠商要不斷提前規(guī)劃和布局，備好“彈藥”來上場。

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從市場來看，產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要不斷“因利制權(quán)”。周斌分析說，當下全球固態(tài)硬盤控制器2億顆，傳統(tǒng)磁盤存儲控制器6億顆左右，總需求量在8億顆左右，未來固態(tài)硬盤控制器的需求不斷走高。從控制器接口來看，既有傳統(tǒng)主流的IDE、SATA、SAS控制器接口芯片，也有迅速成長中的PCIe接口芯片，目前固態(tài)硬盤應(yīng)用市場中PCIe占三成，SATA接口占六成，而SAS接口大約占一成。未來由于大數(shù)據(jù)和服務(wù)器應(yīng)用的需求不斷增長，PCIe接口占比將攀升，以滿足越來越多的數(shù)據(jù)加速、高速緩存等功能實現(xiàn)。

著眼于未來應(yīng)用變化和市場走向，華瀾微除在存儲控制器領(lǐng)域潛心耕耘國內(nèi)外市場之外，也將面向服務(wù)器存儲控制器芯片和大數(shù)據(jù)硬盤陣列控制器開始“增量”計劃。周斌認為，這不僅是適應(yīng)國內(nèi)大數(shù)據(jù)和服務(wù)器產(chǎn)業(yè)的技術(shù)變革需求，同時也是滿足存儲器、服務(wù)器國產(chǎn)化需求之舉。在高性能的硬盤控制器、硬盤陣列控制器領(lǐng)域，華瀾微將持續(xù)開拓。?

未來的機會

在中國集成電路芯片進口額達2000多億美元、超過石油的今天，華瀾微成為極少數(shù)以中國芯片出口全球的IC設(shè)計公司，全球知名硬盤公司希捷、東芝都是華瀾微的客戶，這既是一份殊榮，亦是一種鞭策。

最近的中興事件、華為被美國調(diào)查等事件引發(fā)國內(nèi)IC業(yè)的集體反思。可以說國內(nèi)IC業(yè)一直是在冒著炮火匍匐前進，如今炮火已越來越兇猛，國內(nèi)IC業(yè)的生態(tài)羸弱，需要多年的投入以及不隨大流、創(chuàng)新、冒險、容錯的社會文化氛圍和教育體制跟進。 ?

對此，周斌指出，IC業(yè)向中國轉(zhuǎn)移的大趨勢不會改變，國內(nèi)有最大的應(yīng)用市場，照搬是不行的，一定要下沉到應(yīng)用場景，不斷積累，不斷突破，一版版地潛下心來做。 同時，要注意的是，芯片處于產(chǎn)業(yè)鏈的上游，從芯片到軟硬件集成，從參考設(shè)計再到客戶應(yīng)用，鏈條很長，從開發(fā)到量產(chǎn)進入市場的周期也很長，要提前做好規(guī)劃，瞄準應(yīng)用深潛。同時，也希望國家在政策、標準、資金等各方面做好頂層設(shè)計，不斷優(yōu)化環(huán)境。

如今國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)環(huán)境也在不斷遷移，智能手機正在加速洗牌，5G、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新業(yè)態(tài)，將成就新的勢力和新的業(yè)態(tài)。業(yè)內(nèi)人士曾指出，中興通訊再次被精準打擊之后，行業(yè)企業(yè)只有把性能真正做到適應(yīng)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，能夠走出實驗室實現(xiàn)量產(chǎn)，可以大規(guī)模替代進口芯片，才能幫助國內(nèi)系統(tǒng)廠商解開套在脖子上的枷鎖。這是需要成千上萬個芯片設(shè)計企業(yè)才能夠完成的產(chǎn)業(yè)鏈，也只有成千上萬個設(shè)計公司才能夠支持起投資巨大的半導(dǎo)體生產(chǎn)線，反過來，半導(dǎo)體生產(chǎn)線也才能夠有足夠的“米下鍋”，形成良性循環(huán)。

事實上，在存儲控制器領(lǐng)域，華瀾微一開始就立足國內(nèi)但并非局限于國內(nèi)，而是直接進入了國際競爭，雖然歷經(jīng)艱難險阻，但長期來看，這是我國芯片發(fā)展必然要面對的局面，早適應(yīng)、早參與，才能夠獲得更持久的忍耐力和更強大的競爭力。