SSD主控芯片需要保证存储在闪存中的数据安全性

近年来，在信息技术、数字技术、网络技术和智能技术的浪潮中，全球芯片产业发展迅速，国内集成电路产业也在蓬勃发展。然而，由于技术和工业化的积累有限，中国在高端芯片领域的自主研究能力仍然薄弱。随着全球宏观政治和经济环境的日益复杂，对高端芯片的自主研究和创新能力突破的需求日益增加，尤其是企业级芯片。

尽管中国芯片行业发展迅速，但高端芯片BP5041B15之间存在巨大差距，尤其是对高性能、高安全性和高可靠性有严格要求的企业芯片。以企业SSD为例，国外闪存原创产品在中国仍然得到广泛应用，国外主要控制厂商在非原创SSD产品的主控芯片方面也占据了明显的市场和技术优势。

作为一家致力于在中国开发高性能SSD主控芯片的早期公司，科技始终坚持初衷，不断推出能够与国际一线品牌竞争的SSD主控芯片和方案，实现国内高端芯片和产品的不断突破。

最近以12nm工艺为基础，包括64位多核心CPU和高达8TOPS计算能力的NPU在内的50亿晶体管集成，完全支持最新的NVMe2.0协议。STAR2000采用更先进的架构设计，在服务质量、延迟、安全、可靠性、容错纠错等方面提供强大的稳态随机性和有序读写性能。，从而进一步缩小国内高端企业SSD主控领域与国外的差距。

STAR2000企业级SSD主控芯片。

固态驱动器(SSD)主要包括三个组件:主控芯片、闪存颗粒和缓存单元。主控芯片基于运行在CPU上的固件程序，分析主机发出的读写等操作命令，执行相应的读写闪存颗粒等任务。

闪存粒子是SSD的实际数据存储载体。随着闪存技术的发展，从平面到3D结构，从SLC到TLC再到QLC的容量越来越大，随着ONFI协议的进展，闪存的接口速度也越来越快。然而，读写和擦除大容量多层3D闪存的延迟也越来越大，从TLC到QLC。因此，在相应的主机接口中，仍然需要多个通道来增加前端带宽和缩短延迟。

闪存的一个重要特征是它不能被书写和覆盖，需要引入擦除动作。它的读写以页面为单位，擦除以块为单位。因此，闪存访问需要通过闪存转换层的地址管理机制进行管理，这也带来了闪存书写和放大的问题，即由垃圾收集引起的闪存数据的实际书写量大于主机侧书写的有效数据量。尽管新的NVMe协议正在逐步改进ZNS、KV和其他结构化存储方法，以减少书写和放大的影响，但FTL管理仍然是SSD主控方案制造商需要仔细抛光的核心技术。

3D闪存技术的使用寿命和可靠性越来越严重，从SLC到TLC和QLC。从早期的100000SLC到QLC，只有几百次。此外，物理结构的变化使存储的数据更容易受到正常读写的干扰，耐久性更差，包括工作温度的变化会导致存储单元的电子分布发生变化。因此，主控芯片需要有很强的检查和纠正错误的能力，才能解决可靠性和使用寿命的问题。主控和固件需要实现VT值判断的最佳校准，自动适应retry的最佳序列，以及LDPC软比特的LLR配置调优。磁盘RAID最终可以通过冗余保护恢复正确的数据。

企业SSD产品具有较高的性能要求，因此主控芯片设计需要掌握提高带宽和效率、减少延迟的方法，如快速命令分析和处理、CPU任务卸载、DMA传输、队列处理、仲裁和传输平衡、时间间隙流和并行处理等。；此外，研发团队还需要在从逻辑设计到物理设计的低功耗设计的整个过程中具有丰富的经验。在企业层面，对稳态性能的追求还需要在软硬件协同工作中进行细化，最终在PPA（性能/功耗/面积）上实现芯片的最佳效果，结合对协议、芯片结构和固件结构的深刻理解，以及原型验证的迭代。

企业级主要控制的另一个挑战来自企业级应用的特殊需求，如停电保护、热插拔技术、在线固件更新、双端口双活动、快速Trim等，需要从系统层面充分考虑芯片设计阶段，并在芯片原型验证中覆盖具体应用场景。

SSD主控需要保证存储在闪存中的数据的安全性，因此需要具备安全解决方案的能力，以满足用户对数据加密验证、安全启动等安全应用的需求。除了在主控中提供XTS-AES/RSA/SHA加密解决方案外，还提供国密SM2/SM3/SM4技术。益新国密方案在上一代PCIE3.0主控芯片中通过了国家测试和国密认证，具有自主可控的信息安全优势。

随着可计算存储技术和人工智能技术的发展，SSD主控制也开始增加神经网络处理单元(NPU)的设计。此外，由于高性能企业级SSD主控芯片在工艺过程中进入了更先进的FinFet节点，集成的NPU也可以满足越来越高的计算能力要求。增加NPU使SSD主控获得机器学习和深度学习能力，可以执行CPU不擅长的计算任务，从而应用于各种可计算或智能SSD产品，降低闪存的访问频率。此外，使用NPU还可以帮助SSD提高可靠性和服务质量，优化功耗，实现智能自检和早期故障排除。

企业级配套产品方案，

让主控芯片物尽其美！

有了SSD主控芯片，优秀的企业级SSD产品的设计还需要稳定强大的固件系统的配合。在各种原型验证系统中，STAR2000芯片开发和固件开发始终保持同步。除了保证芯片的正确功能外，各种应用场景下的性能测试和压力测试也会大大加快芯片量产过程中SSD的生产。

STAR2000SSS固件方案充分考虑了企业近年来在PCIE3.0企业SSD上积累的稳态性能、可靠性、断电保护、远程维护等功能指标，以STAR2000为主控的PCIE4.0高性能企业SSD的量产突破即将到来。届时，国内数据中心和企业级存储市场将有更可靠的选择。