突破存储极限：支持NVMe协议的PCIe 5.0 SSD主控芯片盘点

突破存储极限：支持NVMe协议的PCIe 5.0 SSD主控芯片盘点

随着闪存技术的不断发展，传统的存储接口协议在性能上已逐渐无法满足固态硬盘的需求。NVMe（Non-Volatile Memory Express）是一种专门为基于闪存的存储设备设计的高性能、低延迟的接口协议。它于2011年开始开发，由NVM Express, Inc.组织推动，旨在充分发挥闪存的快速读写特性。与传统的AHCI协议相比，NVMe通过优化命令队列和处理机制，能够在极短的时间内响应主机的读写请求。

目前，PCIe接口标准已发展至第五代，与之前几代标准相比，传输速度实现了成倍提升，显著增强了数据传输性能。在存储设备中，支持NVMe协议的PCIe 5.0 SSD主控芯片尤为重要，它们不仅能够充分发挥第五代PCIe接口的高带宽优势，还能够显著提升固态硬盘的读写速度和整体性能表现。

因此，PCIe 5.0 SSD主控芯片成为了满足高速数据处理需求的关键组件。接下来，我们将对当前市面上支持NVMe协议的PCIe 5.0 SSD主控芯片进行汇总和介绍，以帮助读者更好地了解这些技术产品的特点与应用前景。

Phison群联

群联PS5026-E26

• 支持 PCIe 5.0 x4 通道和 NVMe 2.0 标准
• 采用台积电12nm 工艺
• 内部集成 2 个ARMCortex-R5 核心及 3 个专用 IP 核心
• 读取速度可达 12GB/s
• 写入速度 11GB/s
• 4K 随机读取 150 万 IOPS
• 4K 随机写入 200 万 IOPS

平头哥

镇岳510 NVMe主控芯片

• IO处理能力达到3400K IOPS
• 数据带宽达到14GByte/s
• 能效比达到420K IOPS/Watt
• 采用平头哥自研芯片与固件架构
• 采用平头哥自研的低密度奇偶校验数据纠错算法
• 数据误码率低至10^-18
• 采用软硬件一体的介质应用算法
• 能够准确预测介质的电平漂移
• 大幅改善长尾时延
• 给应用以高度一致性的性能体验

Marvell

Marvell Bravera SC5控制器系列

• 传输速度最高可达 14GB/s
• 随机性能高达 200 万 IOPS
• 支持 NVMe 1.4b 协议
• 具有 FIPS 安全认证、AES 256-bit 加密等功能
• 搭载硬件级别的 “Elastic SLA Enforcer” 功能
• 支持第 5 代 NAND ECC 纠错技术
• 支持 3D QLC、TLC、SLC 等 NAND 闪存
• 延长闪存颗粒使用寿命
• 具有节能特性

Microchip微芯科技

微芯 Flashtec NVMe 4016 PM8667

• 支持多达16个可编程的NAND闪存通道
• 接口速率最高可达2400MT/s
• 支持PCIe 5.0 x4、NVMe 2.0标准规范
• 可搭配多种TLC、QLC闪存芯片
• 标称吞吐量超过14GB/s
• 随机性能超过300万IOPS
• 支持ACM、PCIe链接加密、高级虚拟化、可编程机器学习，ZNS，OCP等
• 可以满足数据中心的需求

Silicon Motion慧荣科技

慧荣SM2508

• 采用台积电6nm工艺
• 支持 NVMe 2.0
• 内建 8 个最高支持 3600MT/s 速率闪存通道
• 顺序读写最高可达 14.5GB/s 和 14GB/s
• 随机读写速度可达 250 万 IOPS
• 采用 4 个 ARM Cortex R8 处理器与 1 个 ARM Cortex M0 处理器的搭配
• 实现更高的并行度、更低的功耗和更高的频率
• 兼顾性能与功耗的均衡

STARBLAZE忆芯科技

忆芯STAR1500

• 采用8核64位RISC-V多核处理器架构
• 支持PCIe Gen5接口和NVMe2.0协议
• 采用8nm制程
• 顺序读性能高达14.4GB/s
• 8路闪存通道
• 目标为数据中心级和高端消费级市场
• 支持EP/RC功能
• 采用ONFI5.1闪存协议接口与DDR5内存协议接口
• 最大支持容量达到了64TB
• 增加防侧信道攻击功能
• 进一步提升了安全防护等级

忆芯STAR1516

• 自研企业级SSD架构
• 硬件加速器提升地址映射、数据搬移和数据计算效率
• 支持第五代StarNVMe®架构
• 提供极致延迟性能
• 支持第五代StarSecurity安全算法
• 支持硬件实时数据加解密
• 支持侧信道攻击防护
• 支持第五代StarLDPC®架构
• 提供更强纠错能力
• 16路闪存通道
• 目标为高性能企业级市场

YingRen英韧科技

英韧YRS900

• 英韧科技首款量产的PCIe 5.0企业级国产主控
• 采用开源的RISC-V架构
• 支持PCIe 5.0接口
• 顺序读取速度达14GB/s
• 顺序写入速度达12GB/s
• 支持包括FDP （Flexible Data Placement）、SR-IOV硬件虚拟化技术、CMB等特性在内的多种特性
• 匹配更多客制化需求

YEESTOR得一微

得一微YS9501

• 支持PCIe Gen5×4、16通道、ONFI 5.0 NAND、DDR5/DDR4
• 支持4K码长的LDPC引擎
• 支持透明压缩、加解密
• 支持标准SSD、OC SSD、ZNS SSD形态
• 顺序读速度为14.5 GB/s
• 顺序写速度为12 GB/s
• 随机读速度为3,000,000 IOPS
• 随机写速度为3,000,000 IOPS

在PCIe 5.0和NVMe协议的推动下，固态存储技术迎来了显著的性能突破，特别是在数据传输速度、IOPS表现和功耗管理方面，带来了前所未有的优化。这一代主控芯片通过集成先进的处理器架构、闪存通道管理技术以及纠错算法，不仅满足了数据中心、企业级应用的高性能需求，也为消费者级市场提供了更快、更可靠的存储解决方案。

各大厂商推出的PCIe 5.0 NVMe SSD主控芯片，具备了强大的处理能力和扩展性，支持多通道NAND接口、高效的纠错机制，以及更为严谨的数据安全管理功能。这些技术创新无疑推动了存储设备的高效发展，特别是在高负载场景下展现了出色的响应速度和稳定性。