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2021年12月國務院印發(fā)“十四五”數字經濟發(fā)展規(guī)劃，強調產業(yè)數字化轉型邁上新臺階的要求，自上而下明確數字化轉型方向。全球范圍內數字經濟占比持續(xù)提升，根據IDC數據顯示，2020年內全球企業(yè)數字化轉型相關支出達1.3萬億美元，預計到2024年支出將增長至2.4萬億美元，同期非數字化轉型的ICT投資將以-1.6%的CAGR收縮。
新興業(yè)務場景驅動下，企業(yè)對于數據實時性需求正在不斷增加：根據IDC預測，全球實時性數據占比將從2019年的19.3%增加到2024年的24.4%，這一需求正在擴展到新的領域，如大數據分析、物聯(lián)網等。實時性數據為企業(yè)提供動態(tài)業(yè)務分析的基礎，以快速作出數據響應。從應用來看，云計算、信創(chuàng)、邊緣計算都顯著拉動了SSD的增量。艾瑞咨詢指出，企業(yè)級SSD下游客戶主要來自云計算，占總市場規(guī)模的份額達到67%，企業(yè)級SSD將充分受益云基礎設施增量。根據艾瑞咨詢預測，2021、2022、2023中國企業(yè)級SSD市場規(guī)模同比增長26%、37%、28%，于2025年達到489億元人民幣。
全球流量持續(xù)爆發(fā)增長，進一步推動企業(yè)級SSD?市場快速成長。
為什么需要企業(yè)級SSD？
企業(yè)級SSD（Solid State Drive）是一種高速、可靠的存儲設備，適用于企業(yè)級應用。按照不同應用場景，SSD可以分為消費級、企業(yè)級和軍工級產品。消費級SSD廣泛應用于電腦設備、移動終端、商業(yè)電子、車載應用及智能穿戴等場合，企業(yè)級SSD主要面向互聯(lián)網、企業(yè)數據中心、服務器、云計算等企業(yè)級用戶，與消費級SSD相比，企業(yè)級SSD?需要具備更快傳輸速度、更大單盤容量、更高使用壽命以及更高的可靠性要求。
與傳統(tǒng)的機械硬盤相比，企業(yè)級SSD使用閃存存儲介質，具有更快的讀寫速度、更低的延遲和更高的穩(wěn)定性。企業(yè)級SSD通常具有更高的容量、更高的耐久性和更多的安全功能，可以滿足企業(yè)對數據存儲和處理的高要求。企業(yè)級SSD可以應用于數據中心、云計算、大數據分析、虛擬化技術等領域。在這些領域，高速、可靠、安全的存儲設備是非常重要的，企業(yè)級SSD的應用也越來越廣泛。
從2020年開始，全球企業(yè)級SSD支出已經超過了傳統(tǒng)的企業(yè)級機械硬盤，并且還處于加速增長中。這一趨勢的原動力就是海量的數據和AI、5G技術興起所帶來的存儲需求不斷增長，使得企業(yè)級SSD被廣泛應用在互聯(lián)網、云計算、金融和電信等行業(yè)的數據中心和企業(yè)級存儲中。
從應用行業(yè)來看，企業(yè)端數據存儲需求的大幅放量將帶動企業(yè)級SSD存儲量的快速增長。數據存取方式的轉變可以大致分為三個階段：
第一階段是20世紀末，PC為代表的個人消費電子出現(xiàn)，數據的大部分存儲和使用都主要發(fā)生在個人娛樂和媒體端，主要依賴本地形式的數據存儲。
第二階段是21世紀初（2010年前），IT基礎設施日益完善，數據開始向移動設備及網上存取轉換。2010年，近50%的存儲數據用于娛樂目的，以DVD和藍光光盤為代表的磁存儲市場占比較大。
第三階段為2010年至今，主流視頻消費模式轉向流媒體服務，企業(yè)基礎架構存儲的數據份額隨上升，而娛樂設備存儲的數據開始下降。社交媒體、大數據分析、高清視頻和云計算等新型產業(yè)的快速發(fā)展帶來高速訪問的數據存儲需求，尤其是云端存儲的興起增加了企業(yè)的數據使用。下游行業(yè)的數據需求轉換帶來企業(yè)級SSD的快速增長。
在大數據需求的不斷增長過程中，服務器CPU創(chuàng)新從5-7個季度轉換到4-5個季度，技術迭代在加速。流量增長速度遠遠超過服務器增長速度，也表明服務器的存儲密度提升也在加速。隨著CPU主頻的不斷提升，從單核到雙核，再到多核；CPU的處理速度越來越快，而存儲硬盤的讀寫速度已經遠遠跟不上CPU的讀寫速度。在這種情況下，SSD相比傳統(tǒng)的機械硬盤擁有更多優(yōu)點：
高速讀寫：SSD比傳統(tǒng)的機械硬盤具有更高的讀寫速度和更低的延遲。這使得企業(yè)可以更快地存取數據，加速了應用程序的響應速度，提高了工作效率。
高容量和穩(wěn)定性：企業(yè)級SSD通常具有更高的容量和更高的耐久性，可以承受更大的工作負載。而且，SSD沒有機械運動部件，因此比傳統(tǒng)的機械硬盤更加穩(wěn)定，可以減少數據丟失和損壞的風險。
節(jié)省能源：相對于傳統(tǒng)的機械硬盤，SSD使用更少的能源，減少了企業(yè)的能源消耗和成本。
提高數據安全：企業(yè)級SSD通常具有更多的安全功能，如數據加密、磁盤擦除等，可以更好地保護企業(yè)數據的安全和隱私。
適用于各種應用場景：企業(yè)級SSD可以應用于數據中心、云計算、大數據分析、虛擬化技術等領域，可以滿足不同領域對數據存儲和處理的高要求，提高企業(yè)的業(yè)務效率和競爭力。
企業(yè)級SSD的市場現(xiàn)狀
2021年中國企業(yè)級SSD市場份額，來源：IDC中國
從市場現(xiàn)狀來看，企業(yè)級SSD的主要玩家包括英特爾、西部數據、三星電子、東芝存儲器等。在越來越多的企業(yè)踐行數字化優(yōu)先戰(zhàn)略的大背景下，中國企業(yè)級SSD市場取得長足發(fā)展，2021年市場規(guī)模增長16.2%，達到32.8億美元，約占全球市場的16.9%。英特爾和三星依托技術生態(tài)、供應鏈整合等能力要素處于主導地位，市場占比合計接近70%。憶聯(lián)、憶恒創(chuàng)源、浪潮、大普微等本土廠商實力正在快速提升，發(fā)展勢頭強勁，有望改變當下相對穩(wěn)定的市場格局。
2022Q1全球企業(yè)級?SSD品牌廠商營收排行，來源：TrendForce
根據TrendFocus統(tǒng)計，三星的企業(yè)級SSD出貨容量超過所有其他供應商的總和，穩(wěn)坐企業(yè)級SSD市場第一。而在2019年第三季度，英特爾和三星各自占企業(yè)SSD出貨容量的35%左右，現(xiàn)在三星以55%左右的市場份額占據主導地位。2021年12月英特爾SSD業(yè)務出售給SK海力士（圖中Intel份額實際歸屬海力士）SSD業(yè)務，這部分業(yè)務其市場份額已降至16%左右。
全球企業(yè)級SSD品牌前五家廠商同樣也是全球前五大閃存巨頭，NAND Flash?合計市占率高達95.6%。除了生產NAND Flash?閃存顆粒，原廠還自行研發(fā)主控芯片以及生產企業(yè)級SSD成品，其產品具備較強技術優(yōu)勢。
主控芯片玩家盤點
主控芯片在SSD中的作用相當于電腦的CPU，其通過固件對固態(tài)硬盤進行管理，所以主控性能的優(yōu)劣直接影響了固態(tài)硬盤整體的性能表現(xiàn)。
SSD驅動原理框圖
現(xiàn)在很多SSD主控都使用Arm處理器架構，通常選擇Cortex-R系列。除了Arm的R系列內核，也有選擇其他處理器內核的，比如美國Synopsys公司的ARC處理器。還有部分SSD廠家采用RISC-v架構、MIPS架構等。對于SSD來說，主控芯片的好壞直接決定了固態(tài)硬盤的實際體驗和使用壽命，不同的架構、核心/晶體管數量的多少、頻率的高低都關乎主控的性能。SSD主控研發(fā)過程中還要針對不同的閃存顆粒進行針對性優(yōu)化，SSD主控芯片研發(fā)需要其對不同顆粒要具備極好的適應能力。
企業(yè)級SSD產業(yè)鏈，來源：華西證券
從企業(yè)級SSD的產業(yè)鏈構成來看，SSD產業(yè)的上游是顆粒廠商＋主控芯片廠商，下游則是服務器廠商、系統(tǒng)集成商、模組廠商。其中存儲顆粒廠商大多與主控廠商形成捆綁，大概可以分成兩類：
一類是各存儲原廠諸如三星、Intel、美光等巨頭基于IDM生產模式生產，其中三星的主控自產自銷，基本不單獨出售主控，美光既用于自有產品也外賣給其他下游廠商。另一類是Fabless模式，主要是獨立的主控芯片玩家，核心玩家主要是Marvell、慧榮及群聯(lián)電子。縱觀全球控制芯片市場，三星為主的原廠占據約45%的市場份額；慧榮科技、群聯(lián)電子、Marvell等廠商，合計占據約40%+的市場份額。其中Marvell是曾經的機器硬盤霸主，在SSD主控技術方面一直處于全球領先地位，也是國產SSD主控追逐的目標。
國內外主控芯片廠商比較，來源：technavio
在以往，企業(yè)級SSD主控芯片國產化率極低，存儲顆粒海外寡頭壟斷。2021年，海外?SSD主控芯片廠商全球出貨量占比89.67%，本土SSD?主控芯片廠商全球出貨量占比10.33%。隨著市場需求的增加，國內SSD?主控廠商正在大力崛起。
近年來，國內本土SSD主控企業(yè)如得一微、聯(lián)蕓、國科微、華瀾微、憶芯、英韌科技、得瑞發(fā)展迅速，并逐漸有趕超臺系，與美系分庭抗禮的趨勢。而中國本土的長江存儲、長鑫存儲等顆粒廠商逐漸成熟，也很好的支持了本土SSD主控廠商的崛起。
主控芯片技術趨勢，存算一體將如何改變SSD?
隨著SSD技術的飛速發(fā)展，SSD盤的性能飆升，底層閃存帶寬越來越寬，介質訪問延時越來越低，系統(tǒng)性能瓶頸轉移到接口和協(xié)議。隨著服務器處理數據持續(xù)高速增長，未來存儲接口的演進將會持續(xù)，帶動存儲技術發(fā)展。
據了解，目前企業(yè)級SSD主控的技術趨勢包括：
存算一體架構
存算一體架構將取代馮諾依曼架構，將計算單元與存儲單元集成在一起，計算可以直接在存儲單元中完成，避免了計算和存儲之間的數據傳輸和延遲。存算一體技術相對于馮諾依曼架構具有更高的計算效率和更低的延遲，適合于需要高效計算和大量數據存儲的場景。不過，目前市面上號稱在做“存算一體”芯片的廠商不少，但大多針對小容量的存儲，用在SSD大容量上的非常少。
其中三星在2017年公布了一款產品叫“SmartSSD”。三星SmartSSD?計算存儲驅動器(CSD)由Xilinx自適應平臺提供支持，是業(yè)界首款可定制、可編程的計算存儲平臺。SmartSSD CSD?可將計算推進到數據所在的位置，從而可顯著加速數據密集型應用，增速達10倍以上。
國內的主控芯片廠商憶芯科技在2016年注冊了DeepSSD的商標，并隨后推出了一款DeepSSD?邊緣計算一體機產品，這款一體機采用憶芯科技自研主控芯片STAR1000P，集合了物聯(lián)網、人工智能、邊緣計算、存儲等服務，提供一站式存算一體化、軟硬一體化的管理分析計算平臺。在邊緣計算的視頻實時感知、存儲、檢索、比對等應用方面，以及物聯(lián)網傳感器數據的時序分析處理上，實現(xiàn)了速度及效率的大大提升。而就在日前發(fā)布的PCIe4.0主控芯片STAR2000，則集成了高達8TOPS算力的NPU，可以更好滿足企業(yè)級SSD“存算一體”的需求。
PCIe5.0及NVMe2.0
PCIe4.0是目前大規(guī)模商用較為主流的版本，SSD性能大幅提升，但相較于PCIe3.0SSD，價格仍高出很多，將率先在高端市場應用。當前PCIeSSD主要還是以PCIe3.0x4為主，最大理論速度可以達到4GB/s，一般SSD最大實際測試速度基本可以達到3.5GB/s。
PCIe不同版本吞吐量，來源：閃存市場
PCIe5.0將成主力產品，6.0標準已出，量產在途。PCI-SIG此前給出PCIe的帶寬增長趨勢。2020-2021期間，PCIe4.0-5.0作為PCIe3.0的更新版本陸續(xù)出現(xiàn)并量產，但其仍采用基于NRZ（Non-Return-to-Zero）的128b/130b編碼。PCIe6.0預期2022年能陸續(xù)公用，完成驗證測試。從今年大規(guī)模商用的角度看，PCIe5.0和NVMe2.0是下一代企業(yè)級SSD的發(fā)力方向，2022-2023年有望成為主流。
總結：本土主控芯片的機會與隱憂
國內SSD產業(yè)鏈廠商可以概括為“具備主控設計能力的模組生產公司”，即主要切入點一般為主控芯片的軟硬件設計（包括主控芯片、固件）及最終SSD模組的設計及生產，這也意味著代工環(huán)節(jié)的國產力量需要跟上，而上游存儲顆粒（NAND及DRAM）則主要依托國際大廠及國內長江存儲等。
目前大陸在做SSD控制器的廠商多達三四十家，從數量上看已經超越了美系、臺系的品牌。這數十家的新興勢力加上中國臺灣和美國等地方的廠商，毫無疑問，一場SSD主控爭奪戰(zhàn)正式開打。目前國產主控芯片主要集中在消費級產品中競爭，企業(yè)級SSD主控仍由三星、英特爾、美光、Marvell等國際巨頭壟斷。展望未來，隨著存儲產業(yè)鏈“國產化”的需求增強，國產主控廠商從競爭激烈的消費級SSD轉向門檻、利潤更高的企業(yè)級SSD市場成為必然。
當然，在這個過程中，由于國產主控芯片可依托的國產NAND FLASH供應商較為單一，在目前的國際大環(huán)境下受限于上游資源，不得不積極向下游模組廠商延伸，形成“主控+固件+模組”的發(fā)展方式。因此未來本土主控廠商要突出重圍，需要期待本土的顆粒廠商能夠繼續(xù)發(fā)展壯大，甚至如三星一樣構建全供應鏈閉環(huán)的IDM模式。
下載ECAD模型
