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          置之死地而后生,中國SSD產業突圍有多難?

          大數據在線 2022-08-09

          在全球范圍,SSD的出貨量一直有增無減。

          研究機構Research and Markets預測,2020年全球SSD市場規模為348.6億美元,到2026年,這一數字預計將增加到803.4億美元。聚焦中國市場,根據艾瑞咨詢預測,2021、2022、2023年中國企業級SSD市場規模同比增長26%、37%、28%,于2025年達到489億元人民幣。

          SSD市場容量巨大,然而一個殘酷的現實是SSD產業鮮見中國廠商的身影,主要被歐美、日韓占據,頭部集中度高。

          中國半導體存儲產業雖然起步較晚,但如江波龍、嘉合勁威等最早一批投身SSD產業的企業發展距今也超過10年。10年,并不算短,可中國SSD廠商大部分可以說還是在產業邊緣游走,距離行業領先尚有一定的距離。

          中國SSD產業發展為何如此緩慢,是技術壁壘太高還是中國SSD廠商不夠努力?本文重點從技術角度來做一些探討。

          SSD難不難做?肯定是難的。有多難,從技術和生態兩個維度做一些分析。

          首先看技術層面。

          SSD的核心組成是主控、固件和閃存顆粒。另外,廠商在全流程的設計、測試、生產、定制等一體化能力也非常重要。

          其中的邏輯就像造車,有了發動機、變速箱和底盤三大件,也不一定能造出一輛好車。因為不僅涉及到技術層面的調教、生產,同時也涉及到品牌的積淀、口碑的打造。

          主控-SSD的核心控制中樞

          主控即主控芯片,是主板或者硬盤的核心組成部分。主控開發的難點在哪?主控是SSD的核心控制中樞,好的控制器設計可以發揮出存儲介質的全部潛力,因此最難之處不在于把芯片做出來,而是要不斷追求其功能和性能的極致。

          比如,是否通過更強的糾錯能力去適配新一代SCM以及QLC介質,并能在滿足客戶規格的前提下,提供充分的差異性。比如,能否在架構中通過硬件加速邏輯來提升性能,同時在計算架構上更為靈巧,應對客戶提出的更多計算特性植入。

          正因為此,對于想在存儲行業長期發展的廠商來說,自研控制器是彰顯技術競爭力的核心要素。

          除此之外,主控廠商還需要證明產品的商業化能力,才有可能得到Flash原廠的認可并實現大規模商用。而商業化能力又涉及到測試、生產和上下游協調、打通。換句話說,這不是一個單純的技術問題。

          目前行業內的SSD控制器分為三大類:針對企業級SSD的控制器,主要面向企業與云的應用;針對消費級SSD的控制器,面向PC以及平板電腦;針對嵌入式領域的控制器,面向eMMC 以及UFS等。

          在企業級、消費級存儲廠商中,能同時提供自研控制器技術,并批量使用的廠商很少。主要原因是原廠占有率過高,比如企業級市場的80%由原廠占有、消費級市場的70%由原廠占有。

          不過,近些年也有一些主控新勢力正在崛起。憶聯自主研發的企業級SSD主控已突破百萬級銷售,消費級芯片則突破千萬級銷售,在數據中心、頭部PC客戶產品中均有廣泛應用。再者就是江波龍等,也在市場有一些不錯的表現。

          這背后的努力是難以想象的。以憶聯為例,實力遠超名氣,深耕存儲10年以上,專注研發事業,經歷了5代以上的研發疊代。同時,先后解決了高性能控制器架構、面向不同場景的定制靈活性問題,以及不同狀態下極致功耗優化等攻克SSD的核心難題。

          固件算法和顆粒

          固件,控制器和存儲顆粒組成了SSD的肉體,靈魂則在于固件。

          控制器與存儲顆粒如何完美兼容,實現與外部接口的高效傳導,核心都在于固件。一般有控制器開發能力的廠商都會獨立研發固件算法。主流控制器廠商也都是固件算法的提供商,比如合肥長鑫。

          固件開發,不僅僅需要懂行業的專業人才,還需要對算法、未來趨勢有所了解。

          閃存顆粒(Flash Memory),一種非易失性存儲介質,以固定大小的區塊為單位。閃存顆粒難在哪?簡單說,閃存顆粒的結構和工作原理都極其復雜,比控制器的研發難度更大。這導致主流品牌極少,常見如三星、鎧俠,中國的長江存儲正在奮力直追。

          閃存顆粒是一般廠商無力涉及的領域,又是SSD的必需,唯一的解決辦法就是和上游建立穩定的采購關系,確保采購的穩定和可持續??此崎W存顆粒是單純的采購關系,實際又涉及到SSD廠商實力的問題。

          目前,也只有極少數有實力的企業能和國際、國內Top NAND介質伙伴有穩定的戰略級合作關系,比如華為、憶聯等。

          據了解,當前有一部分國產SSD廠商也會繞過原廠直接采購閃存顆粒,讓制造商根據行業的需求定制一批顆粒。這需要一個長期的過程,既要與上游原廠保持固定的聯系,了解趨勢、做出主控;也要適當布局,擁有一定的自主可控能力。

          封裝測試

          封測作為集成電路產品制造的后道工序,指將通過測試的晶圓按產品型號及功能需求加工得到獨立集成電路的過程,可分為封裝與測試兩個環節,對企業的研發能力、資金實力與技術水平都有著高要求,難易程度不言而喻。

          簡單來說的話,SSD市場中,消費級SSD較為標準化,企業級SSD的需求則更為多樣化。需求多,意味著測試要求也更多,比如能否提供與業界對標的封測能力;是否可以支持3D NAND的多種封測形式;是否能夠支持高密度大容量封測;測試過后能否快速作出調整與反饋……每一項都十分考驗廠商的硬實力。

          拿大家最熟悉的3D堆疊層數為例,現在主流到了176層,長江存儲在128層。并且大概每隔18個月,堆疊層數就會進步一次,這意味著主控、固件都需要重新設計與研發,并做封測。

          還不僅如此,堆疊層數只是NAND演進的一個維度。以一幢大樓為例,橫向密度(每層有幾間房)、縱向層數(能蓋多少層)、電路架構(進出是怎么樣的路線)、內部結構(每間房可以住幾個人)是NAND演進的四個維度。原廠NAND每一個細小的進步,下游廠商都得重新走完整個研發、測試流程。

          無論硬件還是軟件層面,SSD廠商都要不斷適配原廠,持續和存儲界的各種協會溝通,從而去獲取用戶的最新需求。即便如此,因原廠對下游某種程度的限制,部分場景產品依然無法實現。

          目前來說,最好的解決辦法就是購買原廠的wafer,自主封測。這不僅能提升介質的可操作性,還能增加客戶的定制化服務,不過對自身的技術實力又是一個大的挑戰。

          現階段,國內有自封能力的廠商極少,全球前十強封裝排名,中國內地占比三家,分別是長電、通富、華天。憶聯在自封方面的能力處于快速補強階段,與前三家不同,憶聯不是代工企業。當前,憶聯在東莞和惠陽有兩大生產基地,先進高速高密度晶圓封測年封測能力可達到19000PB。

          封測后,需要大規模生產能力及定制化能力。無論是大規模生產還是定制化都涉及到大量的技術管理細節,比如,大規模生產涉及的質量管理、質量策劃、質量標準控制能力,定制化涉及的柔性開發、敏捷捕捉新市場能力。

          SSD的應用場景越來越廣泛,對定制化能力的要求也越來越高。目前,在生產能力及定制化能力方面表現較為突出的有臺灣的群聯電子與創見、深圳的憶聯、長沙的國科微等。

          生態合作也是技術的一部分

          其次看生態層面。

          SSD涉及上下游產業鏈眾多,從協議標準到主控、閃存顆粒,再到銷售渠道、解決方案提供商,有決定產品價格、品質、技術路線的,有決定銷路和議價能力的。上下游如何能形成更緊密的合作關系?

          另外,如何獲取企業用戶的信任?與消費級市場不同,企業用戶關注的可不只有性能,還有功能、可靠性等。

          所有涉及的技術問題,也不單純是技術問題。拿協議標準來說,PCIe、M.2、SATA、SAS,每個標準都是一個小圈子,以客戶為例,Server OEM、PC OEM、互聯網、運營商,每個都是龐然大物,需要投入巨大的精力和相當多的財力去建設、完善。

          SSD是個綜合性要求非常高的行業,成熟廠商要在技術上領先,包括綜合生產能力、核心技術人員能力,尤其要在主控、固件和解決方案的生產制造,產品的豐富度等方面有深厚積累。同時,還要不斷強化生態合作能力,在價格、技術路線、銷售渠道、解決方案定制方面有一定的話語權。除此之外,品牌、前景、口碑等方面也需要保持不錯的形象。

          生態立足于技術,是面向多種合作伙伴、為客戶提供更多價值的一種有效方式。從商業角度來說,業內均以“開放 合作 共贏”為基礎;而從技術角度看,則是更多技術細節的相互探討、方案的驗證、產品從實驗室走向實際場景的(大規模)驗證,以及客戶對產品保持的耐心等等。

          技術突破還需要努力

          顯而易見,SSD產業非??简瀸嵙?,技術門檻高、流程粘性強、對資金和資源的需求非常大。等一切俱備,還欠缺足夠的時間。

          中國SSD產業在失去先發優勢的前提下,逐年累月,一直進步。從這個維度去評價中國SSD產業的廠商,必須得給他們點個贊,尤其是逐步登上主流SSD舞臺的一些廠商,比如閃存顆粒領域的長江存儲、主控封測及市場方面表現不俗的憶聯等。

          中國SSD產業技術在突破、產業鏈在不斷整合,越來越多優秀的廠商正在從幕后走向臺前,與國際廠商的差距不斷縮小,甚至有部分領域已經追上或者實現了超越。

          當然,我們也要看到,近幾年有一些資本市場高舉“自主可控”的旗幟,進入芯片(包括SSD)行業。從行業趨勢來看,這是必然,但也要客觀看這一現象。SSD技術和芯片技術類似,很多核心技術不是花錢“買人買設備買廠房”就能“買”來的,需要長時間耕耘,在對產業的深入了解基礎上,一步一個腳印,逐步建立起自己的核心競爭力。

          目前,中國SSD產業競爭還沒有進入白熱化階段,畢竟技術壁壘太高,能存活多年的廠商一定是有些實力的。并且,這條賽道未來一定不是中國廠商內部的競爭。

          對標國內外最高水準,中國廠商要做的不只是追趕,更需要比肩、超越。因為只有站在更高的水平線上,才有可能走到產業鏈的尖端,這是中國SSD廠商應該重視、必須重視的。

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