得瑞DERA新一代企業(yè)級PCIe 4.0 SSD主控芯片EMEI簡介

近年來，云計算、數(shù)字經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶動了中國企業(yè)級存儲市場規(guī)模持續(xù)增長，企業(yè)級SSD由此呈現(xiàn)出高價值、高增長態(tài)勢。而作為SSD的三大要素之一，主控芯片的好壞直接決定了SSD的用戶實際體驗以及使用壽命。隨著國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，加之龐大內(nèi)需及政策的助力推動，國內(nèi)廠商紛紛開始將目光轉(zhuǎn)向SSD主控芯片領(lǐng)域，以實現(xiàn)真正的國產(chǎn)主控自主產(chǎn)權(quán)為目標(biāo)。而得瑞DERA作為國內(nèi)企業(yè)級NVMe SSD研發(fā)和創(chuàng)新的先行者，長期致力于存儲產(chǎn)品及解決方案的研發(fā)生產(chǎn)，打造全棧級企業(yè)級SSD，包括自研主控、固件、算法和模組的完整生產(chǎn)體系以及營銷和服務(wù)的存儲產(chǎn)業(yè)生態(tài)等。

新一代企業(yè)級PCIe 4.0 SSD主控芯片EMEI

EMEI是得瑞DERA自主研發(fā)的第三代面向數(shù)據(jù)中心和企業(yè)級的NVMe SSD控制器，也是得瑞首款支持PCIe 4.0的企業(yè)級主控。

圖1 EMEI NVMe SSD控制器及模組產(chǎn)品

EMEI采用12nm工藝技術(shù)設(shè)計，進(jìn)一步降低了芯片面積和功耗。同時，在保持高性能、高可靠性、大容量的基礎(chǔ)上，通過再次優(yōu)化技術(shù)架構(gòu)，增強內(nèi)置CPU的算力，在數(shù)據(jù)通路上提供更多加速引擎來保證其數(shù)據(jù)處理的能力。

EMEI主控芯片支持所有主流廠商的NAND顆粒，并且支持包含ZNS在內(nèi)的NVMe 2.0協(xié)議，具備的性能隔離技術(shù)，不僅提升了產(chǎn)品性能，而且也使芯片擁有了良好的設(shè)計靈活性。

此外，內(nèi)置的AES及國密SM2/SM3/SM4算法引擎，為產(chǎn)品提供更好的可靠性和超高的性能。值得一提的是，EMEI芯片還符合OCP NVMe云SSD規(guī)范，幫助國內(nèi)云服務(wù)商和OEM拓展全球市場。

表1 EMEI主控芯片關(guān)鍵性能一覽

數(shù)據(jù)安全性和完整性最大化保障

EMEI內(nèi)嵌得瑞自主研發(fā)的自適應(yīng)閃存糾錯LDPC技術(shù)。在原有2K LDPC的基礎(chǔ)上再次加強，實現(xiàn)了基于4K碼長的LDPC糾錯引擎，大幅提升軟解碼和硬解碼能力。LDPC解碼能力的增強，可以最大化保障數(shù)據(jù)可靠性，從而延長產(chǎn)品的壽命，為更新的介質(zhì)比如QLC等的使用提供質(zhì)量和效率保證。

除了基礎(chǔ)的ECC功能，EMEI控制器還對內(nèi)部數(shù)據(jù)通道提供了完整的保護(hù)，包括外置DDR，內(nèi)置SRAM的ECC保護(hù)，以及完整的數(shù)據(jù)傳輸端到端CRC保護(hù)。此外，EMEI還應(yīng)用PI技術(shù)，幫助用戶實現(xiàn)從應(yīng)用到硬盤之間的端到端數(shù)據(jù)完整性保護(hù)。

圖2 EMEI控制器功能框圖

2021年全球SSD主控芯片出貨量為4.19億顆，與2020年的3.85億顆相比，年增長率為8.83%。其中，本土SSD主控芯片廠商全球出貨量增長迅速，占比達(dá)到10.33%。隨著市場需求的增加以及3D NAND閃存技術(shù)的發(fā)展，主控芯片的設(shè)計難度也隨之增加，同時催生了國內(nèi)廠商芯片設(shè)計由低端向高端邁進(jìn)。經(jīng)測試，得瑞本次發(fā)布的PCIe 4.0主控芯片EMEI在性能方面已經(jīng)實現(xiàn)國際超越，大部分指標(biāo)明顯優(yōu)于國際一線大廠（如下圖），其配套模組產(chǎn)品D7000系列將搭配長存的128層 3D TLC NAND首發(fā)，必將成為國產(chǎn)替代的重要選擇。

圖3-5 EMEI 控制器順序讀寫測試

圖6-8 EMEI控制器關(guān)鍵性能指標(biāo)對比

眾所周知，芯片行業(yè)的發(fā)展需要長時間的創(chuàng)新研發(fā)積累。截止目前SSD存儲控制器依舊是一款高技術(shù)門檻的集成電路芯片。而得瑞DERA作為控制器、固件以及硬件板級設(shè)計完全自主研發(fā)的企業(yè)級SSD供應(yīng)商，產(chǎn)品經(jīng)過幾年的市場驗證，已經(jīng)成功覆蓋國內(nèi)頭部互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)、云計算廠商、金融機(jī)構(gòu)及三大電信運營商等，并贏得了廣大終端用戶的信賴和認(rèn)可，逐步發(fā)展成為國際一線企業(yè)級NVMe SSD廠商的挑戰(zhàn)替代者。

2016年底得瑞DERA首款NVMe SSD控制器芯片TAI流片成功，之后基于該芯片共打造了三款不同的SSD模組產(chǎn)品，其中包括國內(nèi)首款基于長江存儲3D TLC NAND顆粒的全國產(chǎn)化高端企業(yè)級SSD D5427/ D5447。2019年第二顆控制器芯片MENG流片成功，搭載該芯片的D6436/ D6456和D6437/ D6457兩個系列SSD產(chǎn)品也于2021年上市，并獲得了良好的市場反饋。2022年EMEI流片成功并實現(xiàn)量產(chǎn)，以其穩(wěn)定和卓越的性能繼續(xù)為得瑞保持了在企業(yè)級主控市場的強大競爭力。

一枚芯片的開發(fā)需要歷經(jīng)從產(chǎn)品定義、設(shè)計、驗證仿真到最終流片的一系列漫長過程。而作為“終極大考”的流片，此前過程的任何一個小疏忽都可能導(dǎo)致流片失敗。作為自研企業(yè)級SSD主控的品牌，DERA三代芯片（TAI、MENG、EMEI）均為一次性流片成功并實現(xiàn)量產(chǎn)，以真正的硬核實力向業(yè)界展示了國內(nèi)存儲力量的崛起。未來，得瑞將以更加快速和高效的研發(fā)保證自身產(chǎn)品線的迭代升級，提供高性能、高可靠、低成本、低功耗的企業(yè)級SSD，助力國內(nèi)存儲行業(yè)的快速發(fā)展。

審核編輯：湯梓紅