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首款量產(chǎn)PCIe 5.0企業(yè)級國產(chǎn)主控來了!基于RISC-V架構(gòu),性能達(dá)國際一流水平

Felix分析 ? 來源:電子發(fā)燒友網(wǎng) ? 作者:吳子鵬 ? 2023-09-28 00:19 ? 次閱讀

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道(文/吳子鵬)9月26日,在“中國芯·存未來”2023存儲產(chǎn)業(yè)趨勢峰會上,專注于推進(jìn)存儲技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的英韌科技宣布,旗下PCIe 5.0 SSD控制器YR S900已正式量產(chǎn),系首款量產(chǎn)的PCIe 5.0企業(yè)級國產(chǎn)主控,也是全球首批量產(chǎn)的PCIe 5.0 SSD控制器。

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根據(jù)英韌科技董事長吳子寧的介紹,英韌科技YR S900采用RISC-V架構(gòu),產(chǎn)品各項性能達(dá)到國際領(lǐng)先水平,是英韌科技第八顆量產(chǎn)的主控芯片

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英韌科技董事長吳子寧

英韌科技YR S900實力強(qiáng)勁

SSD控制器是固態(tài)硬盤里面的核心器件,被稱為固態(tài)硬盤里面的CPU,承擔(dān)著指揮、調(diào)度、運(yùn)算和保護(hù)的作用。因此,一款主控芯片的好壞直接決定了固態(tài)硬盤的性能水平。

目前主流的SSD控制器架構(gòu)包含與Host對接的界面(Host interface)、閃存轉(zhuǎn)換層FTL以及閃存對接界面(Flash interface)三部分,其中Host interface采用的協(xié)議包括SATA、PCIe/NVMe等,隨著大數(shù)據(jù)傳輸和存儲體量的爆炸式增長,PCIe/NVMe協(xié)議的優(yōu)勢已經(jīng)愈發(fā)明顯。

當(dāng)前,存儲產(chǎn)業(yè)仍以PCIe 3.0和PCIe 4.0協(xié)議為主,不過隨著PCIe 5.0協(xié)議SSD控制器陸續(xù)面世,產(chǎn)業(yè)已經(jīng)來到了PCIe 5.0協(xié)議爆發(fā)的前夜。

作為國內(nèi)首顆、全球首批量產(chǎn)的PCIe 5.0企業(yè)級主控,英韌科技YR S900將SSD控制器帶到了一個全新的性能水平。根據(jù)吳子寧的介紹,YR S900采用4通道PCIe 5.0接口,支持NVMe 2.0,充分發(fā)揮PCIe 5.0的帶寬優(yōu)勢:
·順序讀取速度高達(dá)14GB/s
·順序?qū)懭胨俣雀哌_(dá)12GB/s
·4K隨機(jī)讀速度可達(dá)3.5M IOPs
·4K隨機(jī)寫速度可達(dá)2.5M IOPs

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這是一個巨大的性能飛躍,目前支持PCIe 4.0協(xié)議的SSD控制器最大順序讀取速度基本在7.5GB/s左右,最大順序?qū)懭胨俣然驹?.5GB/s左右,英韌科技YR S900帶來了近乎翻倍的性能提升。這里需要特別指出的是,4通道PCIe 5.0協(xié)議SSD控制器的理論峰值速度為16GB/s。

吳子寧博士指出,和同為國際首批發(fā)布的三星1743等競品相比,英韌科技YR S900無論是在順序讀寫,還是在4K隨機(jī)讀寫方面都有明顯的性能優(yōu)勢。

他特別強(qiáng)調(diào),除了讀寫性能有優(yōu)勢以外,英韌科技YR S900在安全性和可靠性方面的優(yōu)勢也很明顯?!坝㈨g科技YR S900支持多種數(shù)據(jù)加密、用戶認(rèn)證算法,以及先進(jìn)的密鑰管理設(shè)計,完全適配由分布式管理任務(wù)組(DMTF)發(fā)布的安全協(xié)議和數(shù)據(jù)模塊(SPDM)中要求的認(rèn)證和密鑰管理標(biāo)準(zhǔn)?!?br />
隨著英韌科技RainierPC(全球首批量產(chǎn)的PCIe 4.0 SSD控制器)和YR S900的發(fā)布和量產(chǎn),英韌科技填補(bǔ)了國內(nèi)在高端SSD控制器方面的空白,打破了三星等國際廠商對高端SSD控制器的壟斷局面。

同時,英韌科技是長江存儲的X-tacking NAND合作伙伴,全力支持固態(tài)硬盤全國產(chǎn)化方案。英韌科技YR S900高度適配長江存儲顆粒,成為國內(nèi)高端存儲方案的新選擇,突破了國內(nèi)企業(yè)級數(shù)據(jù)中心存儲應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)瓶頸。

采用RISC-V架構(gòu)等多項創(chuàng)新

我們上面提到,SSD控制器被稱為是固態(tài)硬盤里面的CPU,其產(chǎn)品特性和我們講的傳統(tǒng)意義上的微控制器MCU)很像,那么內(nèi)核架構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計便顯得尤為重要。

英韌科技YR S900采用RISC-V多核架構(gòu),不僅帶來了更好的控制性能和功耗水平,同時產(chǎn)品自身的IP安全得到了保障。RISC-V架構(gòu)是在x86架構(gòu)和ARM架構(gòu)之外的第三大主流架構(gòu),由于沒有歷史包袱,RISC-V架構(gòu)不需要實現(xiàn)兼顧過往ISA擴(kuò)展,只需要專注于實現(xiàn)特定功能的增量ISA創(chuàng)新,因此硬件架構(gòu)和系統(tǒng)都更加簡潔,這是英韌科技YR S900實現(xiàn)高性能和低功耗的關(guān)鍵所在。

英韌科技YR S900強(qiáng)調(diào)的IP安全主要是因為RISC-V架構(gòu)具有開源開放的特性。RISC-V架構(gòu)由總部位于瑞士的RISC-V國際基金會負(fù)責(zé)運(yùn)營,不收取高額的授權(quán)費,任何人都可以設(shè)計、制造和銷售RISC-V芯片和相關(guān)的軟件,徹底打破了傳統(tǒng)國際大廠對于處理器架構(gòu)的壟斷,對于***而言更是有特殊的意義。

吳子寧博士表示,RISC-V國際基金會開放中立的態(tài)度讓RISC-V架構(gòu)得到了廣泛的支持。過去幾年,RISC-V市場和生態(tài)都在快速成長?!癛ISC-V架構(gòu)多核多線程的性能特點對于英韌科技打造高性能的SSD控制器非常重要,在產(chǎn)品設(shè)計上提供了很大的便利,能夠有豐富的CPU資源供整個芯片系統(tǒng)去分享。另外,RISC-V架構(gòu)從成立之初就致力于成為一種通用的ISA,能夠和各種資源加速器無縫對接,能夠更好地實現(xiàn)軟硬件結(jié)合,做到產(chǎn)品層面的低功耗。”

“另外,英韌科技通過專用的RISC-V內(nèi)核完成了數(shù)據(jù)安全加密的管控,從而提高了整個固態(tài)硬盤的數(shù)據(jù)安全特性。”吳子寧博士在產(chǎn)品介紹時講到。

從產(chǎn)品介紹信息中記者還發(fā)現(xiàn),英韌科技YR S900為了實現(xiàn)低功耗還進(jìn)行了一些系統(tǒng)級的創(chuàng)新,將一些特定的功能固定到芯片上,用硬件去實現(xiàn),從而減少了軟件運(yùn)行的負(fù)擔(dān),降低產(chǎn)品運(yùn)行時的功耗。

除了對RISC-V架構(gòu)的巧妙運(yùn)用,英韌科技YR S900芯片上的創(chuàng)新還包括總線加速器和自研第三代ECC糾錯引擎。

英韌科技YR S900芯片內(nèi)部擁有一個創(chuàng)新的總線加速器,用以連接多核RISC-V CPU、NVMe引擎、閃存控制引擎、SRAMDDR控制器及I/O。能夠看到,這個總線加速器對于SSD控制器內(nèi)部的主要功能單元都進(jìn)行了加速,無論是數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)緩存,還是數(shù)據(jù)最終存儲到閃存顆粒中,這也是英韌科技YR S900讀寫速度全面領(lǐng)先國際一線大廠的重要原因。

英韌科技YR S900采用該公司自研第三代ECC糾錯引擎,協(xié)同優(yōu)化4K LDPC編解碼及數(shù)字信號處理技術(shù),并結(jié)合一種新型的混合自適應(yīng)糾錯方案,為TLC和QLC NAND提供更強(qiáng)的糾錯能力和更短的數(shù)據(jù)處理延遲,配合鎧俠 XL-FLASH,實測4K隨機(jī)讀延時可低至10us。

奔赴大數(shù)據(jù)爆發(fā)的星辰大海

根據(jù)IDC發(fā)布的《IDC:2025年中國將擁有全球最大的數(shù)據(jù)圈》白皮書,2018至2025年全球數(shù)據(jù)規(guī)模將增長5倍以上,從2018年的33ZB增至2025年的175ZB。得益于龐大的人口基數(shù)和物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模,中國正在逐步成為全球首位的數(shù)據(jù)大國,預(yù)計到2025年中國大數(shù)據(jù)規(guī)模將增至48.6ZB,占全球大數(shù)據(jù)整體的27.8%,排名第一位。

存儲是指將數(shù)據(jù)或信息保存在介質(zhì)中以便長時間保存并隨時可以讀取的過程,隨著數(shù)據(jù)規(guī)模爆發(fā)式增長,存儲的重要性將顯著提升。并且,存儲的重要性不僅在于數(shù)據(jù)的保存和保護(hù),也在于數(shù)據(jù)的使用,因此打造更快速、更可靠、更安全的存儲產(chǎn)品是行業(yè)不變的追求。

作為固態(tài)硬盤的“大腦”,SSD控制器肩負(fù)重任。吳子寧博士指出:“我們正處于大數(shù)據(jù)行業(yè)發(fā)展的黃金時代。數(shù)據(jù)中心的三大基石為計算、存儲和傳輸,英韌科技從成立之初就扎根于存儲領(lǐng)域。目前,數(shù)據(jù)中心用固態(tài)硬盤成了行業(yè)發(fā)展的核心驅(qū)動力,2019年到2023年這四年間,市場規(guī)模擴(kuò)大了四倍?!?br />
英韌科技的目標(biāo)就是打造高效、安全、節(jié)能的SSD控制器,全力支持固態(tài)硬盤全國產(chǎn)化方案,解決大數(shù)據(jù)應(yīng)用中的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)傳輸問題。英韌科技YR S900是一顆面向數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的主控芯片,此外英韌科技的產(chǎn)品還能夠支持云計算、無人駕駛等廣泛應(yīng)用。可以說,產(chǎn)業(yè)的黃金時代,就是英韌科技發(fā)展的黃金時代。

面向未來,吳子寧博士表示:“在滿足我國新時期數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的大前提下,英韌科技的發(fā)展愿景是‘立足中國、放眼世界’,產(chǎn)品同時銷售至國際、國內(nèi)主流市場?!?br />

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