芯盛智能發(fā)布基于RISC-V架構(gòu)的PCIe4.0控制器芯片

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）日前，在2022全球閃存峰會(huì)（Flash Memory World，F(xiàn)MW2022）上，芯盛智能科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱：芯盛智能）發(fā)布了基于RISC-V架構(gòu)的PCIe4.0控制器芯片，為全球首款。

據(jù)悉，芯盛智能PCIe控制器名為“行者”，采用RISC-V六核架構(gòu)體系，前端具備PCIe4.0×4高速接口，后端采用8通道閃存接口，支持NVMe1.4傳輸協(xié)議，順序讀寫(xiě)速度可達(dá)7000/6000MBps，4K隨機(jī)讀寫(xiě)可達(dá)1000k/900kIOPS。

從行業(yè)動(dòng)態(tài)來(lái)看，“行者”P(pán)CIe4.0控制器芯片在當(dāng)前行業(yè)處于較為領(lǐng)先的狀態(tài)，在PCIe4.0×4產(chǎn)品方面，其基本參數(shù)和得瑞DERA新一代國(guó)產(chǎn)企業(yè)級(jí)PCIE 4.0產(chǎn)品相近，后者的順序讀寫(xiě)速度為7400/7000MBps，隨機(jī)讀寫(xiě)速度為1700k/430kIOPS。因此，芯盛智能基于RISC-V架構(gòu)實(shí)現(xiàn)的首款PCIe4.0控制器芯片水平就很高，為產(chǎn)品的后續(xù)發(fā)展定下了基調(diào)。

從官方信息來(lái)看，芯盛智能成立于2018年，是由國(guó)家集成電路產(chǎn)業(yè)投資基金注資的集成電路設(shè)計(jì)企業(yè)，總部位于常州。芯盛智能致力于大規(guī)模集成電路產(chǎn)品以及存儲(chǔ)相關(guān)成品與系統(tǒng)的研發(fā)，先后推出了XITC2311、XT6110、XT6111、XT6151、XT8121、XT8130等多款固態(tài)存儲(chǔ)主控芯片，發(fā)布CP2000、CS500、CP2000GE、CP5000等多款固態(tài)硬盤(pán)解決方案。

主控芯片是固態(tài)硬盤(pán)中的核心器件，也被成為固態(tài)硬盤(pán)中的CPU，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)SSD的程序運(yùn)作、數(shù)據(jù)調(diào)度等，一般主控芯片的性能決定了SSD的性能上限。除此之外，SSD主控芯片還負(fù)責(zé)ECC糾錯(cuò)、損耗平衡、讀寫(xiě)緩存和加密等。

不過(guò)，傳統(tǒng)的SSD主控芯片多是基于ARM架構(gòu)，主要看重ARM架構(gòu)在性能和功耗上面的平衡。比如當(dāng)年三星開(kāi)啟SSD主控三核時(shí)代的830 MCX控制器便是基于ARM架構(gòu)，三顆物理核心可以進(jìn)行同時(shí)多任務(wù)處理，如同時(shí)進(jìn)行閃存讀寫(xiě)、磨損平衡以及垃圾回收操作等等，大大提升了主控的數(shù)據(jù)吞吐量和運(yùn)作效率。從這個(gè)維度也能夠看出，ARM架構(gòu)在SSD存儲(chǔ)控制器方面的歷史已經(jīng)非常悠久。

芯盛智能長(zhǎng)期關(guān)注RISC-V的發(fā)展，前不久該公司宣布正式成為中國(guó)開(kāi)放指令生態(tài)（RISC-V）聯(lián)盟會(huì)員單位，攜手聯(lián)盟及產(chǎn)業(yè)鏈合作伙伴推動(dòng)中國(guó)開(kāi)源芯片生態(tài)的建設(shè)與發(fā)展。

RISC-V架構(gòu)有很多突出的優(yōu)勢(shì)，包括靈活可擴(kuò)展，RISC-V是精簡(jiǎn)指令集，且具備模塊化特性，和不同系列相互不兼容的ARM相比，RISC-V具有能夠靈活地?cái)U(kuò)展指令集的優(yōu)勢(shì)；還有低功耗，RISC-V的指令集條數(shù)非常少，能夠做到內(nèi)核面積更小，相應(yīng)的功耗更低，因此多被用于打造高性能、低功耗的控制器和處理器；當(dāng)然還有低成本特性，相較于需要昂貴架構(gòu)許可費(fèi)用的ARM，RISC-V要便宜很多。

安全性也是一個(gè)重點(diǎn)，由于使用RISC-V架構(gòu)可以自檢代碼，有助于反復(fù)打磨提升安全性。根據(jù)芯盛智能的介紹，“行者”是國(guó)內(nèi)第一款加碼安全的芯片，根據(jù)國(guó)密二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、國(guó)測(cè)EAL4+安全標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，大幅提升數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。

當(dāng)前，SSD的存儲(chǔ)單元已經(jīng)從SLC、MLC、TLC發(fā)展到了QLC，相對(duì)而言，目前TLC還比較受歡迎，與3D NAND搭配使用可在性能、耐用性和價(jià)格之間取得非常好的平衡。如果時(shí)光回溯到2016年，TLC和MLC是市場(chǎng)上的主流，根據(jù)IHS Markit當(dāng)時(shí)的統(tǒng)計(jì)，2016年TLC和MLC在SSD市場(chǎng)的份額分別為56%和43%。這是MLC最后的巔峰，而后TLC逐漸占領(lǐng)市場(chǎng)，并且QLC開(kāi)始顯現(xiàn)出潛力。

翻看芯盛智能SSD控制器的相關(guān)介紹，該公司的XITC系列SSD控制器兼容所有主流廠商的SLC、MLC、TLC和QLC閃存顆粒，并內(nèi)置獨(dú)有的第三代自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LDPC糾錯(cuò)技術(shù)NANDXtra，使固態(tài)硬盤(pán)的壽命提升至少三倍以上。

芯盛智能最新推出的行者全面適配3D TLC和3D QLC顆粒，最大可支持16TB容量，靈活適配多樣化場(chǎng)景。

在后續(xù)的發(fā)展規(guī)劃中，升級(jí)接口協(xié)議將會(huì)是“行者”全自主PCIe控制器的一個(gè)重要方向。目前市場(chǎng)上已經(jīng)有多家公司發(fā)布了PCIe 5.0 SSD 解決方案，比如慧榮科技的MonTitan PCIe Gen5x4用戶可編程SSD解決方案平臺(tái)，群聯(lián)電子的PCIe 5.0控制器PS5026-E26，英韌科技推出的PCIe 5.0控制器Tacoma IG5669等。雖然市場(chǎng)上的PCIe 4.0控制器還沒(méi)有完全普及，但是如果芯盛智能想讓基于RISC-V架構(gòu)的PCIe控制器站穩(wěn)腳跟，保持市場(chǎng)前沿特性是有必要的，因?yàn)楹髞?lái)者總要有更強(qiáng)的實(shí)力才能和成熟的方案搶食市場(chǎng)，且新興市場(chǎng)需求對(duì)新興技術(shù)也更加友好。