2.1 SSD市场

2.1.1 消费级SSD取代HDD

从2000年初SSD诞生，到几大闪存原厂积极布局，SSD产品经历了用户对闪存和数据可靠性的质疑、产品试水、产品铺开、批量部署等过程。根据IDC报告可知，到2022年，SSD在笔记本电脑（包括平板电脑）领域的渗透率已接近80%，如果合并SSD和其他eMMC、UFS等嵌入式闪存存储设备，总的装机率达到95%，而HDD装机率下降到5%左右，如图2-1所示。2023年之后SSD（包括嵌入式闪存）在笔记本电脑市场也会一直维持在95%以上的装机率。

在台式机市场，2022年SSD渗透率已达到60%以上，3.5in和2.5in HDD装机率在25%左右。从趋势上看，SSD在台式机上的装机率也会持续增加，2024年将达到80%。到那时，台式机市场基本形成SSD取代HDD的格局，如图2-2所示。

上述市场数据一方面反映了SSD的普及率，另一方面反映了SSD的成长性。不可否认，SSD已有主导存储设备市场的趋势，如今基本做到了替代HDD成为主流存储器。所以对于希捷和西部数据HDD厂商而言，拥抱SSD是可以预见的必然，为HDD宣传只是维持HDD出货量的手段，最终的结果丝毫不受影响。

SSD为什么能做到市场占有率快速攀升并取代HDD绝大部分份额？一个重要的原因是闪存单位存储量的价格快速走低。图2-3所示是SSD与HDD的价格趋势对比，1TB的HDD和512GB的SSD同价。

另外一个事实是，3D闪存时代已经到来。按照摩尔定律，闪存密度的增大，给每吉字节闪存的价格下降提供了绝佳的机会，SSD价格和成本问题未来都会解决。

2.1.2 SSD和HDD应用场合

根据冷热程度可对数据进行分层存储，在存储的过程中还要考虑性能和成本，俗称性价比。在HDD和SSD二分天下的今天，SSD存放跟用户贴近的热数据，总容量需求较小，性能优先；HDD存放离用户较远的下层温数据和冷数据，总容量需求较大，价格优先。这是一种设计的平衡。具体来讲，如图2-4所示。

❑ 数据加速层：采用PCIe接口的高性能SSD。

❑ 热数据（频繁访问）层：普通SATA、SAS SSD。

❑ 温数据层：高性能HDD。

❑ 冷数据层：大容量HDD。

❑ 归档层：大容量且价格低廉的HDD，甚至可能为磁带。

2.1.3 SSD市场情况

2021年消费级SSD市场占有率，西部数据和三星分别以22%和21%领头，SK海力士为12%，铠侠为10%，金士顿为6%。2021年企业级SSD市场占有率三星为35%、英特尔（如今的Solidigm）为25%，这两家之所以可以领跑企业级SSD市场，是因为它们的领先技术、产品的高稳定性及多年在数据中心及企业级市场的耕耘。具体如图2-5所示。

SSD的研发需要主控厂商、闪存厂商和生产制造商三方配合。闪存大厂都有自己的主控和闪存颗粒，研发的核心掌握在自己手中。对于SSD来说，80%以上的成本取决于闪存，闪存厂商对闪存的成本和供应有自主权。可以预见，闪存厂商会继续主导消费级及企业级SSD市场。没有主控和闪存颗粒的SSD厂商（俗称模组厂），可凭借自身品牌和渠道优势，通过购买第三方主控和闪存来建立生产和销售体系，建兴、金士顿、江波龙、佰维、时创意和威刚科技等都是典型代表。

总之，SSD的市场是闪存厂商、主控厂商、SSD模组厂三方共舞的市场。目前该市场继续保持高速增长，各参与方激烈博弈，希望在这个市场占有一席之地。

2.1.4 国产SSD厂商和产品

近些年来，国产存储新势力不断崛起，在消费级渠道、PCOEM和企业级市场不断发布新品，给市场增添了活力。下面捋一捋国内一些典型代表厂商及其代表产品。

1.江波龙

作为国内存储器行业龙头企业，深圳市江波龙电子股份有限公司（以下简称江波龙）拥有消费级存储Lexar（雷克沙）品牌和企业级存储FORESEE品牌，一直以来在手机、PC、数据中心、汽车、消费零售终端市场占有重要的地位。近年来更是一直加大研发投入，在SSD市场不断推出有竞争力的产品。

（1）Lexar NM800PRO产品

Lexar作为国际高端消费类存储品牌，它整合了多个品牌的技术优势，提供了一款专为游戏狂人和高阶发烧友设计的Lexar NM800PRO（下面简称NM800PRO）SSD，如图2-6所示。

NM800PRO SSD使用PCIe 4.0 x4接口，支持NVMe1.4协议标准，连续读和写的速度分别可达7500MB/s和6500MB/s，传输性能是PCIe 3.0 SSD的2倍，是SATA SSD的13.6倍。卓越的性能表现，使配有NM800PRO SSD的新一代主机平台系统可充分发挥自身优势，如缩短开机和加载时间、运行顺畅、响应快速等，可为游戏玩家或专业人士带来更直观的竞速体验。

在拥有超高性能表现的同时，NM800PRO SSD还提供了512GB、1TB和2TB等多种大容量存储方案，这让操作系统、主机游戏与高质量影音大文件可存储在一个盘中。

值得一提的是，在产品设计工艺方面，NM800PRO SSD采用12nm工艺，主控搭配176层3D TLC闪存，支持低功耗L1.2，在深度睡眠（PS4）状态下功耗可降到3mW以下。同时，该产品配置独立物理缓存，随机读和写的性能分别可达800k IOPS 和700k IOPS，有效提升了数据存储交互速度。

为了保障PCIe 4.0 SSD的高性能，NM800PRO SSD还配置了带散热片的版本，整体采用鲨鱼鳍散热设计方式，散热片为全铝合金材质，多层次的V形线条能快速散热并维持性能稳定，降温比例高达35%。

（2）FORESEE XP2100 PCIe SSD产品

2022年第一季度，江波龙旗下企业级存储品牌FORESEE推出首款PCIe 4.0 x4 SSD——FORESEE XP2100 PCIe SSD（见图2-7）。该产品采用DRAM-less架构，容量覆盖256GB～1TB，同时遵循市场主流的NVMe 1.4协议，并支持温控算法，能够在持续工作中平衡效能与温度。它还支持L1.2，这让它实现了更低的功耗，提升了终端设备的续航时间。除此之外，该产品支持TRIM和S.M.A.R.T功能。FORESEE XP2100 PCIe SSD已通过UNH-IOL认证，并已实现量产。

江波龙SSD研发团队利用先进算法，为FORESEE XP2100 PCIe SSD产品提供5300MB/s的顺序读取速度和4900MB/s的顺序写入速度，800k IOPS的极高处理性能。未来，FORESEE XP2100 PCIe SSD在2400MT/s NAND闪存的加持下，读取性能可达到7000MB/s。

（3）BGA PCIe SSD

2017年，江波龙首次发布当时最小尺寸的SSD创新形态产品——P900 BGA PCIe SSD，尺寸仅为11.5mm×13mm，成为了移动、便携设备更优的存储解决方案。2018年，江波龙发布了容量为1TB的P700 BGA PCIe SSD，引领存储行业进入TB大容量时代。BGA PCIe SSD示意如图2-8所示。

相比市场上常见的M.2 2280尺寸的PCIe SSD，江波龙推出的BGA PCIe SSD尺寸更小，能够满足终端设备轻薄的极致体验。相比于其他BGA封装的eMMC、UFS产品，该产品可满足终端设备对高性能、低功耗的要求，江波龙通过HMB技术使SSD省去DRAM缓存芯片，同时不影响性能。

2.佰维

深圳佰维存储科技股份有限公司（以下简称佰维）成立于2010年。佰维布局了存储介质特性研究、核心固件算法开发、存储芯片先进封装、存储芯片测试设备研发与算法开发的研发封测一体化的经营模式，使得佰维在大批量供应、定制化开发、产品一致性保证等方面具备巨大优势，可持续助力客户取得商业成功。

佰维秉承“立足中国，服务全球”的发展战略，布局了三大产品线——嵌入式存储、消费级存储、工业级存储，一个特色服务——先进封测服务。公司面向移动智能终端、PC、行业终端、数据中心、智能汽车、移动存储等信息技术领域提供端到端的存储产品解决方案。

（1）定制存储芯片和ePOP E100系列存储芯片

佰维针对智能穿戴市场推出的ePOP E100系列存储芯片，通过领先的封装技术集成了NAND、主控和LPDDR；通过定制化的固件开发和测试方案，使该系列产品兼具高性能、高可靠和低功耗的特性。该产品可直接贴装在CPU之上，在减小占用面积的同时，减小了信号传输距离，广受轻薄型终端厂商的追捧。佰维ePOP封装截面如图2-9所示。

佰维ePOP E100系列芯片的主要优势如下（见图2-10）。

❑ 集成高性能eMMC和LPDDR芯片，在更小的体积内实现更高性能、更大容量。

❑ 定制化开发存储固件算法，拥有寿命监控、在线升级、智能休眠、低功耗等功能模块。

❑ 最大顺序读取速度为310MB/s，最大写入速度为240MB/s。

❑ 采用垂直贴装，较传统的平行装载方式节省了约60%的板载面积。

❑ 减少电路连接设计，缩短产品上市周期。

❑ 可承受-20～85℃的宽温工作环境。

为进一步满足终端对小尺寸存储芯片的需求，佰维还推出了目前行业内尺寸最小的ePOP产品，尺寸仅为8mm×9.5mm×0.79mm。

（2）PCIe 4.0 BGA SSD EP400

在半导体存储器的典型应用中，eMMC和UFS主要应用于移动智能终端，对功耗、体积极其敏感；SSD主要应用于PC和服务器，要求有超大容量（GB～TB级别），极高的并行性，且要兼容已有接口技术（如SATA、PCIe等）。PCIe BGA SSD的出现打破了这两类产品之间的界限，其尺寸与eMMC和UFS相当，又兼具PCIe的高性能与跨平台等优势。佰维充分发挥存储芯片端到端的研发优势及自身先进封测能力，推出PCIe 4.0 BGA SSD EP400系列（见图2-11），主要面向旗舰级智能终端应用。

PCIe 4.0 BGA SSD EP400的关键特性如下。

❑ 支持PCIe 4.0 x2和NVMe 1.4接口协议标准，最大顺序读写速度分别达到3500MB/s、3300MB/s。

❑ 采用自研固件，可灵活适配各类个性化需求。

❑ 用Type 1113的最小封装（11.5mm×13mm）实现256GB～1TB的存储容量。

❑ 支持低功耗管理（L1.2）。

❑ 采用DRAM-less架构，支持HMB（Host Memory Buffer，主机内存缓冲）技术，这可提升读写性能。

❑ 支持4KB LDPC纠错技术，全面提升NAND颗粒使用寿命。

❑ 支持全区均匀磨损技术，能全面有效地提升固态硬盘使用寿命。

PCIe 4.0 BGA SSD EP400在与eMMC、UFS同尺寸的前提下，最大顺序读写速度是BGA SSD Gen 3的两倍，且远高于UFS 3.0/3.1产品，在旗舰型移动智能终端应用上综合优势明显，是二合一笔记本电脑、旗舰智能手机、自动驾驶汽车、无人机等应用的绝佳存储选择。

（3）先进封测

在国内半导体存储器封测厂商中，佰维存储子公司惠州佰维专精于高端NAND和DRAM的先进封装和测试业务。惠州佰维位于惠州仲恺经济高新区的生产基地，占地3.8×10 ⁴ m²，建筑面积11×10 ⁴ m²，总规划产能为每月7500万颗芯片。惠州佰维入选“广东省2018年重点建设项目计划”，目前已完工并投产，以存储芯片封测+SiP先进封测双轮驱动发展。公司的存储芯片封测主要服务于佰维母公司、国内外存储晶圆厂及其他存储芯片厂商。图2-12和图2-13所示是惠州佰维产品堆叠示意。

惠州佰维攻克了存储芯片先进封测面临的高I/O密度基板设计与仿真、晶圆减薄后翘曲、晶圆厚度均一性、超薄Die金属离子迁移污染、超薄Die切割和取放、多层堆叠应力分布、低压力模流、超低线弧引线键合、高精度高密度Flip Chip（倒装芯片）等一系列技术难点。

测试方面，佰维存储自主开发了一系列先进测试设备，是国内少数在存储芯片测试领域具备从硬件到算法再到软件平台全栈开发能力的企业。公司具备针对eMMC、UFS、ePOP、eMCP、LPDDR4、LPDDR5等智能终端存储设备的测试能力，并构建了完整的覆盖产品应用过程中各类潜在失效风险的测试算法库。经过公司测试的存储器产品达到了中兴、Google、Meta等领先企业的质量标准。

3.英韧科技

目前，业界不少主控厂商陆续进入SSD研发领域。主控芯片对固态硬盘的性能、使用寿命及可靠性有重要影响，掌握SSD硬盘的核心技术也是主控厂商入局的优势之一。英韧科技（InnoGrit）就是此类厂家。

在充分发挥自有主控技术优势的同时，英韧科技利用具有的差异化、定制化的特点，为多家大型互联网企业、云厂商提供包括QLC闪存颗粒适配、ZNS（Zoned Namespace，分区命名空间）技术应用、CDN性能保障在内的多种高端企业级SSD及专用化定制SSD解决方案。

英韧科技的企业级SSD搭配了长江存储128层TLC及最新QLC闪存颗粒，为互联网、云服务商等提供性能更稳定、性价比更高的数据中心存储产品。

英韧科技的PCIe 4.0企业级SSD包括标准NVMe SSD洞庭（Dongting）系列和云存储专用的ZNS SSD东湖（Donghu）系列。这两个系列的产品均采用英韧科技自研的主控芯片Rainier（IG5636），最高支持16TB存储容量，支持PCIe 4.0 x4接口和NVMe 1.4标准，各项性能指标比肩国际品牌，已被多家互联网头部企业采用。

NVMe SSD洞庭系列主要用于对存储设备有不断增加的加速需求的各类数据中心。该系列产品采用的快速TRIM算法可有效降低运行时后台负载，降低写放大系数，降低延迟和提升寿命。该系列产品提供了出众而稳定的性能，提供了端到端的数据保护功能和完善的企业级特性。

ZNS SSD东湖系列主要用于云存储架构。该系列产品根据ZNS的技术要点设计了全新的NVMe控制器架构，提供了深度定制整合，可满足公有云厂商的云存储引擎对最佳整体性能和最优整体建设成本的需求。

另外，InnoGrit东湖-Z1是一款ZNS SSD产品（见表2-1），采用英韧科技的主控芯片RainierHS（IG5638），支持PCIe Gen4 x4接口和NVMe 1.4标准，采用英韧科技自主研发的4K LDPC ECC技术，从而大幅改善了数据持久保持的能力。东湖-Z1的LBA空间被划分为很多独立的区域（Zone），内部保留极低空间，无须垃圾回收来整理数据，从而大大提升了空间利用率和QoS。

4.大普微

深圳大普微电子科技有限公司（以下简称大普微或DapuStor）成立于2016年，是国内先进的SSD主控芯片设计和智能企业级SSD定制开发厂商。公司具备SSD主控芯片设计、固件开发与测试、硬件开发、SSD产品开发和量产交付能力，旗下有企业级智能固态硬盘、数据存储处理器芯片和边缘计算相关产品，广泛应用于主流服务器、运营商和互联网数据中心。

大普微作为国家高新技术企业，率先于业内提出存储DPU的概念，致力于推动中国“存算一体”与“智能存储”产业的发展。公司拥有全球先进的核心技术，已申请国内外发明专利超过200项，并在2022年荣获国家“专精特新小巨人”称号。

在当下这个数字化变革及信息爆炸的时代，大普微可为企业级客户及数据中心客户提供更高性能、更低能耗和简易运维的企业级SSD解决方案，同时提供Open-Channel、KV、Zoned命名空间等专业定制化企业级SSD产品。

2021年，大普微自研并量产了DPU600 PCIe 4.0 x4 SSD企业级控制器，随后基于DPU600成功开发了具有高可靠性和高性能的多个系列的企业级SSD产品。这些产品面向不同的企业级存储应用场景，具体如下。

❑ Xlenstor：自研主控，面向PCIe 4.0 x4存储级内存SCM SSD，已发布。

❑ 嵘神（Roealsen）：自研主控，面向PCIe 4.0 x4企业级SSD，已发布。

❑ 蛟容（Jiaorong）：自研主控，面向PCIe 4.0 x4企业级纯国产化SSD，已发布。

除自研主控之外，大普微还使用第三方国际知名控制器进行企业级SSD产品开发，如海神（Haishen）系列产品：第三方国际知名企业级SSD控制器，面向PCIe 3.0 x4和PCIe 5.0 x4企业级SSD，已发布。

大普微的SSD产品形态有U.2、E1、E3、AIC和M.2等，容量从400GB到16TB，实际的产品示意如图2-14所示。

出色的产品性能、稳定的产品质量和节节攀升的出货容量，使得大普微成为国内少有的能在企业级SSD赛道上与英特尔（Solidigm）和三星等国际巨头同台竞技的中国存储厂商。

（1）嵘神和蛟容产品系列

嵘神5和蛟容5是大普微PCIe 4.0 x4企业级SSD产品，采用自研控制器DPU600和固件，搭载不同的NAND。嵘神系列搭载铠侠3D eTLC，蛟容系列搭载长江存储3D eTLC。

嵘神和蛟容系列是国产化技术的引领者，是基于国产自研主控芯片已量产的企业级SSD，是具有高性能、低延时、高可靠及易扩展等特性的企业级SSD。嵘神5和蛟容5的性能超过了全球主流的企业级PCIe 4.0 SSD，具体产品参数如表2-2所示。

（2）存储级内存产品Xlenstor系列

Xlenstor系列产品是为类似数据中心这样的具有数据密集度高、工作负载高等特点的使用场景提供的面向存储级内存（SCM）的企业级SSD存储方案，采用自研控制器DPU600和固件。在全球范围内另一家可提供存储级内存SSD产品的厂商是英特尔。英特尔的产品就是大名鼎鼎的傲腾（Optane）。

Xlenstor Gen2作为大普微最新一代存储级内存的企业级SSD，具备极低延时、高寿命和超高性能，支持端到端数据保护、VSS、多命名空间、NVMe-MI等产品特性，专为对工作负载有严苛要求的企业存储、云服务等设计。

Xlenstor X2900P容量高达1.6TB，DWPD高达100，顺序读写速度分别高达7.5GB/s和7.1GB/s（顺序写比英特尔傲腾P5800X高出14%），随机读写性能分别高达1750k IOPS和1340k IOPS（随机读比英特尔傲腾P5800X高出20%），随机读写延时分别低至17μs和5μs（随机写延时比英特尔傲腾P5800X低28%），如图2-15所示。

（3）海神产品系列

大普微海神系列产品采用国际知名SSD主控芯片。Haishen 3是PCIe 3.0 x4企业级SSD，产品型号包括H3200和H3100，支持NVMe 1.3，单盘容量高达8TB，DWPD为1，顺序读写速度分别高达3500MB/s和3100MB/s，随机读写性能分别高达820k IOPS和250k IOPS，随机读写延时分别低至81μs和12μs，功耗低至8～12.5W，可为数据中心带来20%～40%的能效比提升。在安全性和可靠性方面，Haishen 3通过软硬件多重保护，包括LDPC纠错、全路径数据保护和增强掉电保护等，为企业级用户的业务保驾护航。Haisen 3采用Smart-IO和机器学习技术，在SSD内部对数据进行优化分组处理以降低写放大系数，提升SSD使用寿命，同时保证出色的性能一致性。

Haishen 5是PCIe 5.0 x4的企业级SSD，容量高达16TB，顺序读写速度分别高达14GB/s和8GB/s，随机读写性能分别高达2800k IOPS和600k IOPS，尺寸包括U.2、E1.S和E3.S等，其他参数如表2-3所示。

5.忆恒创源

北京忆恒创源科技股份有限公司（简称忆恒创源或Memblaze）是国内最早一批投身企业级高性能PCIe SSD设计研发的公司，是拥有全球领先型技术实力的企业级SSD产品及解决方案供应商，也是积极推动NVMe规范在国内落地和应用的企业。历经十余年技术累积和产品打磨，其PBlaze系列企业级SSD已经在数据库、虚拟化、云计算、大数据、人工智能等热门领域广泛应用，为互联网、云服务、金融、电信等行业中的近千家企业客户提供了稳定可靠的高速存储解决方案。PBlaze中的P代表PCIe，Blaze代表“闪耀和光亮”，PBlaze表示“做PCIe SSD行业之光”。

Memblaze团队从一开始就致力于打造最高性能的固态硬盘，成为领域内的性能王者。早在2007年，Memblaze便笃定基于性能更高的PCIe接口进行产品开发，并在2011年推出业界首款PCIe SSD原型机，这不仅让业界感受到了PCIe带来的巨大魅力，更开启了SSD从SATA、SAS这样的1.0时代，向以PCIe为基础的2.0时代进军的新征程。

在随后的几年时间里，Memblaze连续推出多款具有里程碑意义的产品。2012年产品成功商用；2013年PBlaze 3系列企业级SSD性能达700k IOPS；2015年推出支持NVMe协议规范的PBlaze 4系列，成功推动NVMe协议在国内数据中心的落地应用；2018年推出基于3D NAND的PBlaze 5系列，将SSD性能推高至百万级IOPS；2021年基于自主研发的统一架构平台（MUFP）开发了PCIe 4.0高性能企业级SSD PBlaze6 6920系列，产品性能大幅提升，一举成为高性能企业级SSD的标杆。出色的产品性能、优秀的产品质量和巨大的出货量，也使得Memblaze成为少有的能与英特尔（Solidigm）、三星等国际巨头同台竞技的中国存储厂商。

2021年，Memblaze成功打造出以高能效比、高性能为特色的PBlaze6 6530系列企业级SSD（见图2-16），引领了PCIe 4.0时代主流产品的设计理念。它采用8通道主控，支持PCIe 4.0接口，有高达1100k IOPS的4KB随机读性能和6.8GB/s顺序读速度，典型写入功率仅为12W，能效比相较于上一代产品有了近2倍的提升。

PBlaze6 6530系列产品的研发设计，融入了Memblaze十余年的产品设计经验以及对PCIe SSD行业的深刻理解。为了将产品的能效比做到极致，Memblaze从硬件选型、电路设计、固件设计等多方面进行了深度优化，通过I/O路径优化、多核计算、硬件多队列引擎、动态平滑等关键技术最大化降低额外开销，使得芯片性能得到充分发挥。 t1tJO4CPLm7xpkutqqecz3G+C0GQMc2VuqLJwC0UFYmJZUKZ5SJ5xzQKty8HLbB3