能否有一款归一化的 SSD控制器设计同时满足企业级和消费级需求?

固态硬盘控制器，有时也被称为SSD控制器或“主控”，在SSD中发挥核心作用。固态硬盘控制器一般是一颗ASIC芯片（市场上也能见到FPGA方案），对内管理闪存，对外为主机提供访问接口，并响应和调度处理主机的IO请求（图1）。国内外各大厂商包括忆芯科技都有提供高性能的固态硬盘控制器。

SSD有企业级与消费级之分。企业级SSD产品更加注重随机性能、延迟、IO QoS的保证以及稳定性；而消费级产品则更加注重顺序性能、功耗、价格等因素（图2）。SSD控制器设计需要为企业级和消费级产品分别优化，这样不仅引入了研发成本，也增大了下游多系列SSD产品开发的复杂度。

能否有一款归一化的SSD控制器设计同时满足企业级和消费级需求？主要的问题在于能否在控制器硬件架构上能否实现成本，功耗，和功能的统一。

首先看成本方面，企业级SSD对控制器成本较不敏感，归一化SSD控制器需要着重满足消费级SSD的成本预算。采用通用硬件架构并优化硬件资源开销来约束SSD控制器成本，并通过差异化固件来满足企业级与消费级产品的不同性能需求。

在性能方面，经过市场沉淀，NVNe U.2形态与M.2形态的SSD逐渐成为主流，两种形态的SSD产品性能需求也趋于一致。作为对AIC形态的取代，1U服务器普遍承载8块或更多U.2形态SSD，使得U.2形态SSD单盘4K随机性能在300-400K IOPS已能满足大部分应用需求。反观消费级SSD市场，高端游戏平台NVMe M.2形态SSD理论性能性能已达3.5GB/s，这样的性能指标也同一些企业级SSD的顺序IO性能趋近。一些互联网厂商已在IDC数据中心中应用M.2形态的SSD。在数据中心，上层对数据流做了大量优化，数据以顺序访问方式写入SSD，这也降低了对企业级SSD随机性能的需求。

在寿命上，企业级与消费级SSD需求差别较大。但影响SSD寿面的主要因素在于NAND闪存的耐久能力。SSD控制器则确保加强对NAND闪存的纠错能力。因此，企业级与消费级SSD控制器在寿命这点的设计目标是一致的。

在容量上，企业级SSD与消费级SSD差异较大。对于SSD控制器需要以比较小的代价支持大容量NAND Flash，来同时覆盖企业级与消费级SSD的需求。

可靠性方面，企业级SSD一般要求ECC与DIE-RAID两层数据保护能力。而随着3D闪存逐步普及，闪存厂商开始建议在消费级SSD提供DIE-RAID能力。所以在可靠性方面，企业级与消费级SSD控制器的设计目标也趋于一致了。

在功耗方面，消费级产品对功耗最为敏感，特别是像平板，笔电这种电池供电设备，对功耗有严格的限制。SSD控制器设计需要考虑复杂的低功耗设计，需要支持多种电源状态，以及快速唤醒。企业级SSD对功耗相对不敏感。然而对于整个数据中心，电力成本已占数据中心运营成本近20%。随着SSD的大规模部署，低功耗设计也成为企业级SSD控制器的追求目标。

从上面几点主要因素考虑不难看出，在企业级与消费级SSD设计指标趋于一致的趋势下，硬件规格实现统一是极有可能的。而SSD产品形态的差异化则由SSD控制器上的固件体现。忆芯科技的STAR1000芯片（图3）设计中对此做了比较成功的尝试。