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首顆UFS主控芯片背后:得一微在手機存儲的探求
發布時間 | 2024-05-10 15:51:49    

在智能手機統治半導體行業的十幾年里,不少芯片和供應鏈被徹底改寫。

以存儲為例,在功能機時代,NOR Flash就滿足了大部分的需求。但伴隨著智能手機的面世,操作系統的升級,顯示的增強、玩游戲性能需求的提升以及拍照和拍視頻需要高速輸入輸出,過往的那些存儲在應付這些任務捉襟見肘,于是,存儲供應鏈推動手機存儲從eMMC走向了UFS,并在一代代的升級中,為智能手機帶來更好的使用體驗。

然而,在這個過程中我們發現,和很多元器件一樣,存儲除了很多閃存顆粒是由海外巨頭提供以外,就連高端的存儲主控,幾乎都是國際巨頭的自留地,尤其是在UFS方面,作為智能手機行業最高端的應用,這個領域過去一直都是境外廠商的天下。

但最近,得一微電子(YEESTOR)打破了這個局面,推出了國內公開市場首顆UFS存儲主控。

嵌入式存儲龍頭盯上了UFS

作為一家深耕存儲17年,以存儲控制技術為核心的芯片設計企業,得一微在嵌入式存儲領域有獨特的地位。公司成功研發了國內首顆量產的eMMC主控,并持續出貨數億顆,在國內嵌入式存儲主控市場穩坐龍頭位置,服務手機,平板,電視等客戶,并在車規eMMC領域高速成長,形成了強大影響力。此外,在SSD主控領域,公司同樣處于領先地位,尤其是SATA SSD主控,更是占據了全球近三分之一的市場份額。2023年公司總營收達到近10億人民幣規模。

最近,他們更是戰略性的發布了UFS存儲的主控,堪稱中高端手機的SSD存儲主控。

所謂UFS,也就是Universal Flash Storage(通用閃存存儲),是一個由JEDEC(聯合電子設備工程委員會)制定的標準。根據該機構對其定義,UFS是一種開放標準、高性能接口,設計用于需要最大限度降低功耗的應用,包括智能手機和平板電腦等移動系統以及汽車應用。其高速串行接口和優化的協議可顯著提高吞吐量和系統性能。

和很多存儲的發展一樣,UFS的面世,就是為了解決智能手機CPU越來越快,但存儲速度卻沒有跟上的矛盾。作為繼eMMC之后的下一代更高性能嵌入式存儲,UFS可帶來各種數字消費者所需的超高速讀/寫性能、低功耗和快速啟動應用程序的產品。

之所以能夠擁有如此多的優勢,歸因于JEDEC在定義UFS時候引入的先進設計理念:與 eMMC的8通道并行和半雙工接口相比,UFS的全雙工串行LVDS接口可以更好地擴展到更高的帶寬;與eMMC不同,UFS還能基于SCSI架構模型,支持SCSI標記命令隊列(Tagged Command Queuing)。此外,UFS還支持多隊列、命令重新排序和電源門控等功能,這些功能都有助于幫助提高存儲的性能和電源效率。

擁有這么多優勢的UFS自2011年首次發布以來就受到了廣泛好評,標準也在過去的十幾年里升級到了4.0版本。

然而,這個技術雖好,但受限于技術本身的難度以及顆粒廠商的策略,過去的UFS模組甚至UFS主控都是由三星、SK海力士、鎧俠、美光等這些領先的NAND巨頭把持,當前一代的UFS也只是主要用在高端的智能手機上。

得一微電子股份有限公司(YEESTOR)市場總監羅挺先生在與半導體行業觀察交流的時候也解析說:“除了顆粒原廠,公開市場上僅有2家境外的芯片企業做UFS主控,主要應用場景集中在旗艦手機內部存儲”。“UFS存儲相當于高端手機的SSD,門檻比PC的SSD還要高,所以過去對得一微來說,一直在不斷的技術積累和商業探索。”羅挺補充說。

然而,終端市場發生了新的變化,得一微厚積薄發,敢于抓住市場顯現的機會。

如羅挺所說,一方面,全球存儲供應鏈格局劇烈變化,UFS也在從過往的旗艦手機下放到中端手機;另一方面,國產智能汽車的崛起,也給UFS創造了新的機會;再者,AI PC和AI手機的到來,也讓UFS尋找到了新的發力方向;最后,類似AR/VR的機器,也讓UFS的未來有了更多可能。

基于上述考慮,擁有深厚技術積累的得一微電子,在今年推出了國內首款面向公開市場的UFS3.1存儲主控YS8803,成為境內第1,全球第3家獨立的UFS主控芯片供應商。

一顆芯片背后的經營之道

無論是羅挺的介紹,還是得一微官方的宣傳資料看來,這款UFS主控芯片都蘊藏了得一微的有的放矢。

眾所周知,在ChatGPT橫空出世之后,談了多年的人工智能加快了在不同場景中的落地。當中的AI手機和AI PC無疑是最受關注的兩種應用。分析機構資策會MIC也預估,到2024年,AI手機滲透率10.6%,預期2025年后中階手機將擴大導入,有助于大幅提升AI手機出貨,到2027年,滲透率進一步突破42%;來到AI PC方面,資策會預測,2024年AI PC的滲透率也將突破一成達到15.7%,到2025年,滲透率將達到33%,2027年更將高達65.9%。

在這個轉變背后,除了需要更高性能、更聰明的處理器以外,更懂AI的存儲會是另一個關注的熱點。作為一個存儲行業的“老兵”,得一微也洞察到了這一點。

羅挺也直言,與生成式AI關聯最密切的是內存,因此AI服務器需要大量的HBM,手機端也需要大容量的LPDDR,但是當前手機內存容量有限且性價比尚待提高。他進一步指出,人工智能的核心在于對參數的快速訪問而非文件的處理。因此如何讓這個參數的訪問效率更高是業界面臨的共同挑戰。

“將部分AI數據轉移到閃存中進行優化,是存儲主控廠商們正極力思考和積極探索的解決方案。”羅挺補充說。于是,得一微順勢推出了UFS3.1主控YS8803。據介紹,YS8803主控采用先進的晶圓工藝,支持MIPI M-PHY 4.1和UniPro v1.8標準,搭載4KB LDPC糾錯技術,其低功耗架構設計,確保了高性能與低能耗的完美結合。2150MB/s和2000MB/s的順序讀寫性能,實現了總線飽和滿性能。這樣的設計使得他們能夠為AI的普惠做好充分的準備。

熟悉存儲行業的讀者應該知道,現在的UFS已經迭代到了4.0版本,國際上的巨頭也都在圍繞這個高性能和高附加值的技術進行研發。但得一微卻推出了基于UFS3.1的主控產品。按照羅挺所說,這其實也是得一微深思熟慮后的又一次權衡。

羅挺解析說,直至現在,UFS3.1閃存依然是市場的主流選擇,市場占比達到50%以上,這種狀況將在未來幾年內持續。因此,在最廣闊的市場里創新,并率先發布首款UFS主控產品,最容易在商業上取得成功。羅挺同時還透露,得一微預計在2025年會發布國內首款UFS4.0主控,同時補齊UFS2.2的產品。打造完整的產品組合,以滿足市場的多樣化需求。

得一微認為,大模型時代,需要新的“存儲基建”,真正的壁壘不在摩爾定律,而在存儲墻。計算和存儲作為計算機的兩個最基本的抽象,雖然具有不同的特性,但它們是可以相互轉化的,可以用存儲換計算,也可以用計算換存儲。存儲永遠比計算更為經濟高效,在以存儲為中心的AI時代,存儲控制、存算一體、存算互聯的芯片,都需要重新設計。

“隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展,我們有理由相信,以存儲為中心的芯片設計將成為未來芯片設計的一個重要趨勢,為數據的處理和存儲帶來更高效、更可靠的解決方案。”得一微強調。

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來源:東方網    | 撰稿:得一微    | 責編:谷晟    審核:張淵

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