为新生代服务器释放 PCIe 5 的全部战力 这颗国产主控做到了

根据 IDC 发布 2021 年全球服务器市场追踪报告，2021 年用户对数据中心基 础设施的投资持续上涨，全球服务器市场出货量和销售额分别为 1353.9 万台和 992.2 亿美 元，同比增长 6.9%和 6.4%。

服务器市场的扩张必然伴随着服务器技术架构的升级，很明显的一个变化就是 SSD 越来越 受到欢迎。主流的服务器基本都已采用 SSD（被划分为企业级 SSD），不过，服务器所使用 的 SSD 也在不断面临新的挑战。AI、5G、区块链、物联网等技术的渗透，使得对数据存储 及实时处理的需求日益增高。这就需要 SSD 必须以更快、更智能、更可靠的姿态才能胜任新时代的存储任务。

新服务器需要新企业级SSD

从行业发展的观察看来，当代服务器有两个明显的发展趋势，一是用于高速运算的服务器针 对 AI 等各种算法需求大量增多，对于存储提出了更高性能的需求；二是在 5G 标准商用之后， 连接密度和流量密度的倍增都带来更快传输速度和更低延迟的需求。“现在已经进入一个 5G 与 AI 结合，云边协同运作的时代。”华存电子技术总工程师魏智汎判断。

AI 技术使得服务器将要面向视频监控、图像处理、自动化客服等更垂直的领域，而5G 带来 的是通信基础设施、远程管理模式以及连接模式的转变，这使得服务器已经脱离了人们过去刻板的认知。

一个显著的变化是，数据过去都会传输到数据中心进行计算，但是 5G 时代情况则有所不同。“数据将会传输到高效能的边缘服务器上，这个边缘服务器可能存在于任何地方，比如在你 的家中、你的汽车上，或者是在 5G 基站中，经过计算再把相关的结果返回给你。”魏智汎表示。

业内人士预测，未来几年计算场景最大的变化，将是边缘计算的崛起。如果说，云计算直接 拉动了服务器市场的增长，AI 和 5G 带动的边缘计算将使得数据计算和高效存储的需求量呈指数级别的增长。

在这种背景下，企业级 SSD 的渗透率不断提升，因为其具备优异的读写性能以及延迟特性， 能满足新型服务器更低延时和更快传输能力的需求。谷歌、亚马逊、Facebook、阿里云、百度、腾讯等主流云计算厂商都将企业级SSD 视为大数据运用场景下的最优选择。

魏智汎认为，虽然服务器对应的场景有所不同，有的可能偏重效能，有的可能要求容量，但 是对 SSD 有着共同的需求，那就是更高的传输速率、更高的稳定性和更低的能耗。

正因为如此，新一代的 SSD 传输接口总线标准 PCIe 5.0 应运而生。相比于相较前代 PCIe 4.0 的 16GT/s，PCIe 5.0 将信号速率翻倍到了 32GT/s，极高的信号速率，使得 PCIe 5.0 能够 更好的支持对吞吐量要求高的高性能设备，如用于 AI 的 GPU，网络设备等。

随着服务器对 PCIe SSD 支持越来越成熟，企业级 SSD 将成为 PCIe 增长最快的领域之一，而 PCIe 5.0 的发布无疑将加速这个过程。

正是看中 PCIe 5.0 将成为全球未来五年市场潮流，华存电子早在 2018 年就开始提前布局， 经过不懈努力，终于在 2021 年 10 月流片了国内第一颗企业级 PCIe Gen5 SSD 主控芯片，并 在 2022 年初取得流片成功。此技术成果面向数据中心与服务器市场，打破国外垄断，填补 了国内空白。

三大革新释放 PCIe 5.0 潜力

华存电子推出的 PCIe SSD 控制芯片 HC9001 是根据海量数据处理需求下的云/边/端的存储 使用场景而研发的，使得企业级 SSD 产能可以在 PCIe 5.0 标准下发挥最大能效。

这枚芯片独创硬固件融合 XSDirectA (eXcellent-Scheduling & Direct-Arrival)架构，融合自研 的第二代 4K-LDPC 闪存纠错算法，以兼顾提升 QoS 质量与传输速率峰值；加入国密算法与 AI 调适功能，层层加固安全升级，提升数据安全存储能力，构建更多元的全国产化存储主控芯片。

XSDirectA 架构是华存电子独创的架构，其主要优势在于 SSD 的固件在 250ns 内就可以处理 完 4KB 的资料指派，相关信息与数据可以直接到达 SSD 盘内固件所指定位置，由协议端的 QoS 来看，这是一个透明可控的 SSD 装置，可以通过 NVMe 协议，获知 SSD 的运作与健康 状态。

当前全社会都在倡行节能减排，作为能耗大户的服务器自然首当其冲。魏智汎表示，PCIe 5.0 标准提升了传输速率，为了不让 SSD 能耗也随之大幅提升，华存电子发明了创新 iPower 架 构。这种架构利用监控算法，降低由 SSD 所造成服务器内的无效功耗，可实现 PCIe 5.0 最 佳的每单位功耗的传输效能。并且，HC9001 结合 SSD 盘内与芯片的传感器，智能算法动态调整，控制 SSD 所产生的热能，可控制温度精确度到 0.1 摄氏度。

保存数据的完整性和正确性也是 SSD 主控的主要使命，HC9001 配备的创新第二代 LPDC (Low-Density Parity-Check)纠错算法架构专门针对于此。该架构的主要优势在于使 SSD 的 UBER 会低于 10(-17)，MTBF 可以大于 2 百万小时，DWPD=1.0@5 年，以 AI 算法来学习与 预测环境变化，维持住协议端 QoS 的期待值。

HC9001 是华存电子花费了 4 年心血打造而成，其研发历程中也克服了重重挑战。“最大的挑战就是你要做 PCIe 5.0 企业级 SSD 的时候，架构必须要重新打造。”魏智汎说。

他解释道：“我们在 18 年研发前期的时候，业界基本还都停留在 PCIe 3.0 旧架构上，而我们 只是一个初创公司，没有足够的人力去同时研发旧架构和新架构的企业级 SSD 产品，因此 要面对开发新架构所遇到的种种未知挑战。”

好在华存电子有一个优秀的研发团队，成员都有 15 年以上的研发经验，按照代际之间演进 的规律，不断进行技术细节推敲，终于攻克了难关。

虽然 PCIe 5.0 标准刚刚起步，但从目前来看，市场对其保持着十分积极的态度，尤其是企 业级 SSD 市场的呼声最高。魏智汎认为，随着国内外业界支持 PCIe Gen5 的 CPU 和平台快 速推出，未来 PCIe 5.0 生态的构造成熟和 SSD 渗透率肯定会急速提升。

据他透露，HC9001 开发一切顺利，工程样片已经在 12 代酷睿的主板上跟 CPU 通过 PCIe 5.0 实现连接，最终产品将在今年下半年实现量产。
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继续扩大产业链朋友圈

由于新标准的推出，PCIe 市场正处在快速发展期。据相关机构预测，2021-2025 年全球 PCIe市场将增长 21.7 亿美元，预测期内 CAGR 将超过 22%。根据艾瑞咨询发布的报告，2020 年我国企业级固态硬盘市场规模为161亿元，其中 PCIe固态硬盘占市场总规模的比例约为 59%，已超过 SATA 及其他类型的企业级固态硬盘。

华存电子目前在 SSD 市场已经取得不错的成绩。面向 PC 市场的 PCIe 固态硬盘产品和面向智能家电市场的eMMC产品已经实现了大批量市场斩获。经过过去4年的技术沉淀与客户服务，华存已在物联网和桌面端领域获得广泛认可，订单转向大批量供应。

针对这次推出的最新主控 HC9001，华存电子不但在产品本身上精打细磨，还在同更多产业链企业紧密合作，希望取得更多突破。

魏智汎表示，华存电子会同国内和国际的存储颗粒厂商、CPU 厂商、云计算厂商和系统提供商进行深度合作。“我们在推出产品的时候，会考量各种维度的兼容性，跟供应链厂商展开多层次合作。”

华存电子副总经理宋远岑表示：“供应链厂商都是第一次进入到 PCIe 5.0 的生态中，所以我们很注重跟整个产业链做深度合作，共同挖掘下一代服务器生态的技术潜力。特别是国内服务器生态市场，希望可以在下一代信息技术追赶超越的关键时间点共同合作，在提高整体效能、降低整体功耗、释放高性能算力等方面，一起把契合国内市场需求的生态共建完善。”

“同时，我们也积极地配合产业链下游的客户，包括服务器 OEM/ODM 的厂商、高性能计算行业客户和云服务提供商，在存储端去做一些定制化的开发服务。”他补充道。

预计到未来的服务器市场将持续升温，华存电子也将继续在这个领域精耕细作。“通过现有的主控芯片，我们会按照现在对存储的更细分的技术演进，继续把研发的重点方向放在企业级的需求上面。”魏智汎最后表示：“同时，我们也希望同整个产业链紧密合作，为国内存储的进步贡献自己的一份力量。

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