首款量产PCIe 5.0企业级国产主控来了！基于RISC-V架构，性能达国际一流水平

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）9月26日，在“中国芯·存未来”2023存储产业趋势峰会上，专注于推进存储技术创新发展的英韧科技宣布，旗下PCIe 5.0 SSD控制器YR S900已正式量产，系首款量产的PCIe 5.0企业级国产主控，也是全球首批量产的PCIe 5.0 SSD控制器。

 
根据英韧科技董事长吴子宁的介绍，英韧科技YR S900采用RISC-V架构，产品各项性能达到国际领先水平，是英韧科技第八颗量产的主控芯片。
 

英韧科技董事长吴子宁

 

英韧科技YR S900实力强劲

SSD控制器是固态硬盘里面的核心器件，被称为固态硬盘里面的CPU，承担着指挥、调度、运算和保护的作用。因此，一款主控芯片的好坏直接决定了固态硬盘的性能水平。
 
目前主流的SSD控制器架构包含与Host对接的界面(Host interface)、闪存转换层FTL以及闪存对接界面(Flash interface)三部分，其中Host interface采用的协议包括SATA、PCIe/NVMe等，随着大数据传输和存储体量的爆炸式增长，PCIe/NVMe协议的优势已经愈发明显。
 
当前，存储产业仍以PCIe 3.0和PCIe 4.0协议为主，不过随着PCIe 5.0协议SSD控制器陆续面世，产业已经来到了PCIe 5.0协议爆发的前夜。
 
作为国内首颗、全球首批量产的PCIe 5.0企业级主控，英韧科技YR S900将SSD控制器带到了一个全新的性能水平。根据吴子宁的介绍，YR S900采用4通道PCIe 5.0接口，支持NVMe 2.0，充分发挥PCIe 5.0的带宽优势：
·顺序读取速度高达14GB/s
·顺序写入速度高达12GB/s
·4K随机读速度可达3.5M IOPs
·4K随机写速度可达2.5M IOPs
 

这是一个巨大的性能飞跃，目前支持PCIe 4.0协议的SSD控制器最大顺序读取速度基本在7.5GB/s左右，最大顺序写入速度基本在6.5GB/s左右，英韧科技YR S900带来了近乎翻倍的性能提升。这里需要特别指出的是，4通道PCIe 5.0协议SSD控制器的理论峰值速度为16GB/s。
 
吴子宁博士指出，和同为国际首批发布的三星1743等竞品相比，英韧科技YR S900无论是在顺序读写，还是在4K随机读写方面都有明显的性能优势。
 
他特别强调，除了读写性能有优势以外，英韧科技YR S900在安全性和可靠性方面的优势也很明显。“英韧科技YR S900支持多种数据加密、用户认证等算法，以及先进的密钥管理设计，完全适配由分布式管理任务组（DMTF）发布的安全协议和数据模块（SPDM）中要求的认证和密钥管理标准。”
 
随着英韧科技RainierPC（全球首批量产的PCIe 4.0 SSD控制器）和YR S900的发布和量产，英韧科技填补了国内在高端SSD控制器方面的空白，打破了三星等国际厂商对高端SSD控制器的垄断局面。
 
同时，英韧科技是长江存储的X-tacking NAND合作伙伴，全力支持固态硬盘全国产化方案。英韧科技YR S900高度适配长江存储颗粒，成为国内高端存储方案的新选择，突破了国内企业级数据中心存储应用领域的技术瓶颈。
 

采用RISC-V架构等多项创新

我们上面提到，SSD控制器被称为是固态硬盘里面的CPU，其产品特性和我们讲的传统意义上的微控制器（MCU）很像，那么内核架构和系统设计便显得尤为重要。
 
英韧科技YR S900采用RISC-V多核架构，不仅带来了更好的控制性能和功耗水平，同时产品自身的IP安全得到了保障。RISC-V架构是在x86架构和ARM架构之外的第三大主流架构，由于没有历史包袱，RISC-V架构不需要实现兼顾过往ISA扩展，只需要专注于实现特定功能的增量ISA创新，因此硬件架构和系统都更加简洁，这是英韧科技YR S900实现高性能和低功耗的关键所在。
 
英韧科技YR S900强调的IP安全主要是因为RISC-V架构具有开源开放的特性。RISC-V架构由总部位于瑞士的RISC-V国际基金会负责运营，不收取高额的授权费，任何人都可以设计、制造和销售RISC-V芯片和相关的软件，彻底打破了传统国际大厂对于处理器架构的垄断，对于***而言更是有特殊的意义。
 
吴子宁博士表示，RISC-V国际基金会开放中立的态度让RISC-V架构得到了广泛的支持。过去几年，RISC-V市场和生态都在快速成长。“RISC-V架构多核多线程的性能特点对于英韧科技打造高性能的SSD控制器非常重要，在产品设计上提供了很大的便利，能够有丰富的CPU资源供整个芯片系统去分享。另外，RISC-V架构从成立之初就致力于成为一种通用的ISA，能够和各种资源加速器无缝对接，能够更好地实现软硬件结合，做到产品层面的低功耗。”
 
“另外，英韧科技通过专用的RISC-V内核完成了数据安全加密的管控，从而提高了整个固态硬盘的数据安全特性。”吴子宁博士在产品介绍时讲到。
 
从产品介绍信息中记者还发现，英韧科技YR S900为了实现低功耗还进行了一些系统级的创新，将一些特定的功能固定到芯片上，用硬件去实现，从而减少了软件运行的负担，降低产品运行时的功耗。
 
除了对RISC-V架构的巧妙运用，英韧科技YR S900芯片上的创新还包括总线加速器和自研第三代ECC纠错引擎。
 
英韧科技YR S900芯片内部拥有一个创新的总线加速器，用以连接多核RISC-V CPU、NVMe引擎、闪存控制引擎、SRAM和DDR控制器及I/O。能够看到，这个总线加速器对于SSD控制器内部的主要功能单元都进行了加速，无论是数据接入、数据缓存，还是数据最终存储到闪存颗粒中，这也是英韧科技YR S900读写速度全面领先国际一线大厂的重要原因。
 
英韧科技YR S900采用该公司自研第三代ECC纠错引擎，协同优化4K LDPC编解码及数字信号处理技术，并结合一种新型的混合自适应纠错方案，为TLC和QLC NAND提供更强的纠错能力和更短的数据处理延迟，配合铠侠 XL-FLASH，实测4K随机读延时可低至10us。
 

奔赴大数据爆发的星辰大海

根据IDC发布的《IDC：2025年中国将拥有全球最大的数据圈》白皮书，2018至2025年全球数据规模将增长5倍以上，从2018年的33ZB增至2025年的175ZB。得益于庞大的人口基数和物联网产业规模，中国正在逐步成为全球首位的数据大国，预计到2025年中国大数据规模将增至48.6ZB，占全球大数据整体的27.8％，排名第一位。
 
存储是指将数据或信息保存在介质中以便长时间保存并随时可以读取的过程，随着数据规模爆发式增长，存储的重要性将显著提升。并且，存储的重要性不仅在于数据的保存和保护，也在于数据的使用，因此打造更快速、更可靠、更安全的存储产品是行业不变的追求。
 
作为固态硬盘的“大脑”，SSD控制器肩负重任。吴子宁博士指出：“我们正处于大数据行业发展的黄金时代。数据中心的三大基石为计算、存储和传输，英韧科技从成立之初就扎根于存储领域。目前，数据中心用固态硬盘成了行业发展的核心驱动力，2019年到2023年这四年间，市场规模扩大了四倍。”
 
英韧科技的目标就是打造高效、安全、节能的SSD控制器，全力支持固态硬盘全国产化方案，解决大数据应用中的数据存储和数据传输问题。英韧科技YR S900是一颗面向数据中心应用的主控芯片，此外英韧科技的产品还能够支持云计算、无人驾驶等广泛应用。可以说，产业的黄金时代，就是英韧科技发展的黄金时代。
 
面向未来，吴子宁博士表示：“在满足我国新时期数字经济高质量发展的大前提下，英韧科技的发展愿景是‘立足中国、放眼世界’，产品同时销售至国际、国内主流市场。”