芯盛智能发布基于RISC-V架构的PCIe4.0控制器芯片

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）日前，在2022全球闪存峰会（Flash Memory World，FMW2022）上，芯盛智能科技有限公司（以下简称：芯盛智能）发布了基于RISC-V架构的PCIe4.0控制器芯片，为全球首款。

据悉，芯盛智能PCIe控制器名为“行者”，采用RISC-V六核架构体系，前端具备PCIe4.0×4高速接口，后端采用8通道闪存接口，支持NVMe1.4传输协议，顺序读写速度可达7000/6000MBps，4K随机读写可达1000k/900kIOPS。

从行业动态来看，“行者”PCIe4.0控制器芯片在当前行业处于较为领先的状态，在PCIe4.0×4产品方面，其基本参数和得瑞DERA新一代国产企业级PCIE 4.0产品相近，后者的顺序读写速度为7400/7000MBps，随机读写速度为1700k/430kIOPS。因此，芯盛智能基于RISC-V架构实现的首款PCIe4.0控制器芯片水平就很高，为产品的后续发展定下了基调。

从官方信息来看，芯盛智能成立于2018年，是由国家集成电路产业投资基金注资的集成电路设计企业，总部位于常州。芯盛智能致力于大规模集成电路产品以及存储相关成品与系统的研发，先后推出了XITC2311、XT6110、XT6111、XT6151、XT8121、XT8130等多款固态存储主控芯片，发布CP2000、CS500、CP2000GE、CP5000等多款固态硬盘解决方案。

主控芯片是固态硬盘中的核心器件，也被成为固态硬盘中的CPU，负责协调整个SSD的程序运作、数据调度等，一般主控芯片的性能决定了SSD的性能上限。除此之外，SSD主控芯片还负责ECC纠错、损耗平衡、读写缓存和加密等。

不过，传统的SSD主控芯片多是基于ARM架构，主要看重ARM架构在性能和功耗上面的平衡。比如当年三星开启SSD主控三核时代的830 MCX控制器便是基于ARM架构，三颗物理核心可以进行同时多任务处理，如同时进行闪存读写、磨损平衡以及垃圾回收操作等等，大大提升了主控的数据吞吐量和运作效率。从这个维度也能够看出，ARM架构在SSD存储控制器方面的历史已经非常悠久。

芯盛智能长期关注RISC-V的发展，前不久该公司宣布正式成为中国开放指令生态（RISC-V）联盟会员单位，携手联盟及产业链合作伙伴推动中国开源芯片生态的建设与发展。

RISC-V架构有很多突出的优势，包括灵活可扩展，RISC-V是精简指令集，且具备模块化特性，和不同系列相互不兼容的ARM相比，RISC-V具有能够灵活地扩展指令集的优势；还有低功耗，RISC-V的指令集条数非常少，能够做到内核面积更小，相应的功耗更低，因此多被用于打造高性能、低功耗的控制器和处理器；当然还有低成本特性，相较于需要昂贵架构许可费用的ARM，RISC-V要便宜很多。

安全性也是一个重点，由于使用RISC-V架构可以自检代码，有助于反复打磨提升安全性。根据芯盛智能的介绍，“行者”是国内第一款加码安全的芯片，根据国密二级标准设计、国测EAL4+安全标准设计，大幅提升数据存储的安全性。

当前，SSD的存储单元已经从SLC、MLC、TLC发展到了QLC，相对而言，目前TLC还比较受欢迎，与3D NAND搭配使用可在性能、耐用性和价格之间取得非常好的平衡。如果时光回溯到2016年，TLC和MLC是市场上的主流，根据IHS Markit当时的统计，2016年TLC和MLC在SSD市场的份额分别为56%和43%。这是MLC最后的巅峰，而后TLC逐渐占领市场，并且QLC开始显现出潜力。

翻看芯盛智能SSD控制器的相关介绍，该公司的XITC系列SSD控制器兼容所有主流厂商的SLC、MLC、TLC和QLC闪存颗粒，并内置独有的第三代自主知识产权的LDPC纠错技术NANDXtra，使固态硬盘的寿命提升至少三倍以上。

芯盛智能最新推出的行者全面适配3D TLC和3D QLC颗粒，最大可支持16TB容量，灵活适配多样化场景。

在后续的发展规划中，升级接口协议将会是“行者”全自主PCIe控制器的一个重要方向。目前市场上已经有多家公司发布了PCIe 5.0 SSD 解决方案，比如慧荣科技的MonTitan PCIe Gen5x4用户可编程SSD解决方案平台，群联电子的PCIe 5.0控制器PS5026-E26，英韧科技推出的PCIe 5.0控制器Tacoma IG5669等。虽然市场上的PCIe 4.0控制器还没有完全普及，但是如果芯盛智能想让基于RISC-V架构的PCIe控制器站稳脚跟，保持市场前沿特性是有必要的，因为后来者总要有更强的实力才能和成熟的方案抢食市场，且新兴市场需求对新兴技术也更加友好。

审核编辑：彭静