新一代企业级PCIe 4.0 SSD主控芯片EMEI

近年来，云计算、数字经济的发展带动了中国企业级存储市场规模持续快速增长，企业级SSD由此呈现出高价值、高增长态势。而作为SSD的三大要素之一，主控芯片的好坏直接决定了SSD的用户实际体验以及使用寿命。随着国内半导体产业的发展，加之庞大内需及政策的助力推动，国内厂商纷纷开始将目光转向SSD主控芯片领域，以实现真正的国产主控自主产权。而得瑞DERA作为国内企业级NVMe SSD研发和创新的先行者，长期致力于存储产品及解决方案的研发生产，打造全栈级企业级SSD包括自研主控、固件、算法和模组的完整生产体系以及营销和服务的存储产业生态。

新一代企业级PCIe 4.0 SSD主控芯片EMEI

EMEI是得瑞DERA自主研发的第三代面向数据中心和企业级的NVMe SSD控制器，也是得瑞首款支持PCIe 4.0的企业级主控。

EMEI采用12nm工艺技术设计，进一步降低了芯片面积和功耗。同时，在保持高性能、高可靠性、大容量的基础上，再次优化技术架构，通过内置CPU的算力增强，在数据通路上提供更多加速引擎来保证业界领先数据处理的能力。

EMEI主控芯片支持所有主流厂商的NAND颗粒，并且支持包含ZNS在内的NVMe 2.0协议，具备的性能隔离技术，在提升产品性能的同时使芯片拥有了良好的设计灵活性。

此外，内置的AES及国密SM2/SM3/SM4算法引擎，为产品提供更好的可靠性和超高的性能。值得一提的是，EMEI芯片还符合OCP NVMe云SSD规范，帮助国内云服务商和OEM拓展全球市场。

表1 EMEI主控芯片关键性能一览

性能指标	EMEI
制程工艺	12nm工艺
PCIe接口	PCIe Gen4x4, Dual port
NVMe 协议	NVMe 2.0（支持Telemetry Log，支持NVMe MI over MCTP等）
容量	支持 512GB-32TB 总原始容量
NAND通道	最大16个NAND通道，支持1.8V/1.2V，1200MT/s；每通道最多16个NAND Die
性能	顺序读/ 写	7400 / 7000MB/s
随机读/ 写	1700K/ 430K IOPS
随机读/ 写延迟	65/ 8μs
DDR 控制器	40bit DDR控制器，带ECC保护，支持DDR4/DDR3/LPDDR4/LPDDR3，DRAM最大容量32GB
ECC保护	自研4KB码长LDPC纠错算法
国密	支持AES硬件加密，支持国密SM2/SM3/SM4，支持TRNG
ZNS	支持

数据安全性和完整性最大化保障

EMEI内嵌得瑞自主研发的自适应闪存纠错LDPC技术。在原有2K LDPC的基础上再次加强，实现了基于4K码长的LDPC纠错引擎，大幅提升软解码和硬解码能力。LDPC解码能力的增强，可以最大化保障数据可靠性，从而延长产品的寿命，为更新的介质比如QLC等的使用提供质量和效率保证。

除了基础的ECC功能，EMEI控制器还对内部数据通道提供了完整的保护，包括外置DDR，内置SRAM的ECC保护，以及完整的数据传输端到端CRC保护。此外，EMEI还应用PI技术，帮助用户实现从应用到硬盘之间的端到端数据完整性保护。

图2 EMEI控制器功能框图

2021年全球SSD主控芯片出货量为4.19亿颗，与2020年的3.85亿颗相比，年增长率为8.83%。其中，本土SSD主控芯片厂商全球出货量增长迅速，占比达到10.33%。随着市场需求的增加以及3D NAND闪存技术的发展，主控芯片的设计难度也随之增加，同时催生了国内厂商芯片设计由低端向高端迈进。经测试，得瑞本次发布的PCIe 4.0主控芯片EMEI在性能方面已经实现国际超越，大部分指标明显优于国际一线大厂（如下图），其配套模组产品D7000系列将搭配长存的128层 3D TLC NAND首发，必将成为国产替代的重要选择。

图3-5 EMEI 控制器顺序读写测试

图6-8 EMEI控制器关键性能指标对比

众所周知，芯片行业的发展需要长时间的创新研发积累。截止目前SSD存储控制器依旧是一款高技术门槛的集成电路芯片。而得瑞DERA作为控制器、固件以及硬件板级设计完全自主研发的企业级SSD供应商，产品经过几年的市场验证，已经成功覆盖国内头部互联网企业、云计算厂商、金融机构及三大电信运营商等，并赢得了广大终端用户的信赖和认可，逐步发展成为国际一线企业级NVMe SSD厂商的挑战替代者。

2016年底得瑞DERA首款NVMe SSD控制器芯片TAI流片成功，之后基于该芯片共打造了三款不同的SSD模组产品，其中包括国内首款基于长江存储3D TLC NAND颗粒的全国产化高端企业级SSD D5427/ D5447。2019年第二颗控制器芯片MENG流片成功，搭载该芯片的D6436/ D6456和D6437/ D6457两个系列SSD产品也于2021年上市并获得了良好的市场反馈。2022年EMEI流片成功并实现量产，以其稳定和卓越的性能继续为得瑞保持了在企业级主控市场的强大竞争力。

一枚芯片的开发需要历经从产品定义、设计、验证仿真到最终流片的一系列漫长过程。而作为“终极大考”的流片，此前过程的任何一个小疏忽都可能导致流片失败。作为自研企业级SSD主控的头部品牌，DERA三代芯片（TAI、MENG、EMEI）均为一次性流片成功并实现量产，以真正的硬核实力向业界展示了国内存储力量的崛起。未来，得瑞将以更加快速和高效的研发保证自身产品线的迭代升级，提供高性能、高可靠、低成本、低功耗的企业级SSD，助力国内存储行业的快速发展。

审核编辑 ：李倩