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固态硬盘之脑进阶知识;主控篇

之前我们有讲过固态硬盘内部构成、以及颗粒的相关知识。今天我们来说一说固态硬盘内另外一个重要的部件:固态硬盘的主控。

众所周知固态硬盘内部由主控、闪存芯片(即闪存颗粒、NAND颗粒)、缓存芯片、PCB板所组成。

(固态硬盘内部结构)

这其中闪存颗粒的原材料成本是最高的,毕竟储存数据要靠它,它关系着数据储存的质量。而成本的占用中排名第二的就是主控芯片了,曾经有人打过比喻,如果固态硬盘是一艘巨轮,那么闪存芯片就是装载旅客和设备的船舱,主控就是发动巨轮的发动机。因此可见主控对于一块固态硬盘的意义是多么的重要!

(SF主控芯片,图片来源百度)

既然主控如此重要,那么我们今天就来认识它。

主控功能:

主控对固态硬盘的意义在于,作为固态硬盘的发动机和中枢,它负担着工作分配的职责,主控调配着整个固态硬盘的数据,并让固态硬盘的闪存颗粒在同一水平的压力下运作。作为大脑和中枢,它还具有数据中转的功能,主控芯片连接着闪存芯片和SATA接口,承载着固态硬盘所有数据的运转。此外,主控还具有各类功能,如CG回收、磨损均衡、trim等等。

(主控相当于CPU,图片来源头条)

因此一块好的主控芯片对固态硬盘寿命的影响是决定性的。

主控品牌:

现有的主流主控品牌有哪些呢?

市场上现有的主流的主控品牌大概有这些:

Marvell(即很多网友口中的马牌)。

(Marvell主控,图片来源百度百科)

三星(自产自销的)。

(三星主控)

慧荣(台湾的高性能品牌)。

(慧荣主控,图片来源百度百科)

群联(主打性价比的牌子)。

(群联主控,图片来源百度百科)

行业往事:

近年来,由于垄断,某些PC端的CPU生产商和GPU生产商,在定价上越发的肆无忌惮(说的就是你们,牙膏厂和老黄!),而PC内的部件中,固态硬盘绝对是成本下降最快的部件之一。所以还好固态硬盘没有挤牙膏,我们也看到了如今的固态硬盘容量节节攀升,价格却步步下降,这也是固态硬盘严重威胁机械硬盘地位的原因之一。

而在主控方面,竞争也是相当的激烈。全球范围来看,在北美、欧洲、日韩台湾均有知名主控品牌存在,而近些年来我们中国也研发出了国产的主控,并且性能还过得去!(国科微我就是在说你!),大体上来说一些品牌会采用购买第三方品牌的主控,而部分品牌则会自己研发和使用自家的主控。

而现在的主控市场主要应用的品牌主要由三星、Marvell、慧荣、群联等。

倒推几年,最早是JMicron的JM601/602横扫天下,利用它的主控做的IDE盘,让很多老款的笔记本如IBM Thinkpad X41焕发了第二春,很多老伙计见识到固态硬盘的性能优势就是从这个时候开始的,和机械硬盘相比,开机速度实在让人狂喜。不过它的写放大和2个月之后性能掉速严重,却迟迟未得到解决,因此催生了一个新的大神Indilinx。

Indilinx由一帮来自三星的工程师创建,主打产品却不再是IDE,而是SATA产品。Indilinx因为优异的性能,和持续稳定的性能(那时候还是SLC和MLC的天下,Flash的性能不拖后腿),良好的写放大,一统第三方SSD厂商的市场(另外一部分是Marvell占据的OEM市场)。

但是Indilinx过度沉醉于自己取得的成绩,没有乘胜追击,直接给了另外一个盖世英雄登场的机会,它就是Sandforce。

Sandforce的出现,堪称惊艳。就不说它将SATA II的接口带宽榨干的绝世性能,它的其他技术都聪明绝顶,望尘莫及,比如写入压缩技术,直接干翻了Intel当时的论断“写放大不可能低于1”,再比如RAISE,DuraClass等技术,都是相当的先进,在那个技术草莽阶段,显得极为显眼,也极为重要,大幅度催熟了这个新兴的产业,这种趋势,一直延续到SATA III时代的SF2000系列产品。

SF2000之后,一是因为很多SSD厂商不加验证Sandforce的参考设计就直接上产品,导致出现了大面积蓝屏。到今天为止,还有人认为是Sandforce主控的问题,导致主流品牌产品出现大面积掉盘,因此一蹶不振。事实上,科美固态硬盘就很好的解决了参考设计的问题,也进行了严格的研发测试验证,完全没有出现蓝屏的问题,造就了经典的Venus Pro 3系列固态硬盘(这个系列知名的还有它的掉电保护设计)。

(科美VENUS固态硬盘,图片来源科美官网)

但是这次蓝屏事故,由于主流的品牌,包括大牌,都出了,导致主流的声音都说是Sandforce造成的。不过,它的冤假错案,也不可能昭雪天下了,因为它被几番甩卖之后,一次不如一次。Sandforce像个普通商品一样,卖给了LSI,LSI再卖给Avago,Avago收购之后,觉得这玩意好像没啥用,被那个华人并购狂人拆分卖给了Seagate。几番下来,核心人才不断流逝,传说中的SF3000系列胎死腹中。到如今,Seagate用上了别家的主控做SSD,白白浪费了一手好牌。

总的来说,主控市场充分竞争,江山代有才人出,这种不断的竞争和迭代,对于消费者体验和市场发展很有帮助,促成了闪存颗粒主流从SLC到MLC再到TLC的转换,这也是我们看到近些年来固态硬盘价格不断下调的原因之一。

品牌特点:

下面我们来分析一下各主流品牌主控的特点——

台湾慧荣:闭环的主控服务

慧荣于1995年成立于美国加州硅谷,目前企业办公室设立于香港、台湾及美国。2005年在美国Nasdaq上市,成为亚洲第一家赴美挂牌的IC设计公司。(节选自慧荣官网。)

(慧荣logo图片)

慧荣的解决方案是闭环的,全流程的设计都可以在公司内部搞定,且兼容能力相当高,慧荣甚至可以对于客户的要求,给出集成了闪存颗粒配对、电路设计、固件方案、主控芯片的一整套方案。而国内很多的大型数据中心的解决方案也是由慧荣提供。

(慧荣主控芯片 )

因此慧荣的方案是大小通吃的,一方面慧荣主控的性能优异,另一方面慧荣的方案自定义性 相当强大,对于一些新厂商具有相当大的吸引力!

(某国产品牌采用了慧荣主控)

台湾群联:价格即为王道

群联主控,全称群联电子,2000年成立于台湾新竹,是全球第一家推出单核心优盘主控芯片的台湾IC设计厂商,同时群联作为NAND闪存解决方案的供货商,也可以提供品牌厂商,系统与OEM服务。(节选自群联官网)

(群联主控)

群联的方案路线走的是性价比,从设计U盘主控起家,到固态硬盘方案,群联主控主打性价比的策略从未变过,而从2012至今,群联主控被大量的性价比品牌所采用,至今依旧是如此。

(群联产品线)

以上表格为群联主控芯片型号,而最右边一栏为功能说明,在这块里面我们就可以发现群联的主控功能齐全,类似于LDPC、DEVSLP、S.M.A.R.T、Trim等都很齐全。

总体来说,在现阶段主打价格的SSD品牌中,群联主控应用比例是相当高的。

美国Marvell:品质之选?

OEM厂商,大部分会选择Marvell主控,因为Marvell只做主控IC硬件,固件由厂商自己开发,这样厂商就可以做很多自定义的优化。

现如今,因为深圳某大牌采用了Marvell方案,它和一众二级批发零售的小弟一起防风宣传,Marvell的品质不错,而很多网友,甚至会表示非马牌(Marvell)不用。

(马牌logo,图片来源Marvell官网)

Marvell(迈威科技集团有限公司,现更名美满),成立于1995年,总部在硅谷,在中国上海设有研发中心,是一家提供全套宽带通信和存储解决方案的全球领先半导体厂商,是一个针对高速,高密度,数字资料存贮和宽频数字数据网络市场,从事混合信号和数字信号处理集成电路设计、开发和供货的厂商。

是全球顶尖的无晶圆厂半导体公司之一,也是全球发展最快的半导体公司之一。公司在全球的员工数量近6000名,国际研发中心遍布美国、欧洲、以色列、新加坡和中国,并在存储、通信、智能手机和消费电子半导体解决方案等多有建树。

Marvell产品选择器,图片来源Marvell官网

在存储解决方案的范畴内,作为最大的方案提供商之一,Marvell涉及了多个领域,例如消费市场、移动产品市场、桌面产品市场、企业市场等而在产品选择器这方面我们就可窥见一二,举例说,上图中我们可以在产品选择器的储存选项内,Marvell就提供了24种方案。

在当下基于SATA接口的Marvell主控方案中,88SS9187、88SS9188、88SS9189、88SS9190以及88SS1074等五款较为流行。

但实际上,Marvell主控就一定能保障第三方产品的品质吗?我认为这是一场市场营销。并不是说Marvell主控不好,只是SSD的品质,最核心的决定因素至少包括3部分:主控(包括固件)、产品设计和闪存芯片。假设Marvell的IC硬件质量过关,但固件仍存在很大变数。例如曾经的Intel的8M门事件,就是固件造成的。曾经镁光的5000小时bug,也是固件造成的!如果大牌如Intel和Micron尚且无法保证100%解决bug,那采用了Marvell的主控就一定可以保证质量之说,就绝不足信。

PCB设计这块本文暂且不讨论,现阶段消费级固态硬盘所使用的闪存芯片,良莠不齐鱼龙混杂。如果采用了垃圾颗粒、回收颗粒,那无论是多牛的主控,也无力回天。

综上所述,使用了Marvell主控就品质高的说法,小编觉得是借助Marvell名气的一场营销事件,避开了很多厂商颗粒的问题。万一哪天出了大面积的品质问题,Marvell可能会受到无妄之灾,必然是要背黑锅的。

因为消费者会想:“你们不是说Marvell主控的SSD质量好吗?我当初就是冲着Marvell主控买的,结果……还是大坑。”

韩国三星:独家秘笈

三星作为半导体领域的霸主,拥有完整的半导体生态链,从设计加工到制造生产,三星都具备这些能力,而在固态硬盘领域中,三星同样是霸主。三星所制造的颗粒具有自己的标准,三星固态硬盘的主控均为自家研发并不对外售卖,三星的消费级产品在国内用户眼中是无法取代的。

三星电子立足全球

由于三星主控相关的数据从不对外公布,因此在这里暂时无法获取详尽的信息。

三星MGX主控芯片,图片来源百度百科

通过三星官网内可得知,“MCX:采用三核ARM 9内核,单核频率高达200MHz,缓存容量256MB,MEX:单核频率提升至400MHz,并加入TurboWrite技术支持,缓存容量1GBMDX:采用三核Coretex-R4内核,单核频率高达300MHz,缓存容量512MB。”

三星主控对应的三星产品

结语:

主控作为最重要的模块之一,它的优劣代表了固态硬盘性能和品质的高低,影响着固态硬盘的寿命,直接而现实的影响着用户在使用电脑时的体验。

在摩尔定律失效的今天,固态硬盘不同于其他电脑重要部件,仍在高速发展和普及着,而主控也是如此,各类厂商都具有自身技术特色,在不同方向革新着主控所采用的技术。

而我国现在也出现了国科微、忆芯等主控制造商,并且已经实际使用在消费类产品中,这是良好的开端,期待更多国产的半导体能在国内市场,乃至全球市场站稳脚跟!

小编这里为那些为国奋斗的半导体从业者、精密仪器上下游厂商、化学材料研究者敬礼!