首颗UFS主控芯片背后：得一微在手机存储的探求

2024-05-10 01:05

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在智能手机统治半导体行业的十几年里，不少芯片和供应链被彻底改写。

以存储为例，在功能机时代，NOR Flash就满足了大部分的需求。但伴随着智能手机的面世，操作系统的升级，显示的增强、玩游戏性能需求的提升以及拍照和拍视频需要高速输入输出，过往的那些存储在应付这些任务捉襟见肘，于是，存储供应链推动手机存储从eMMC走向了UFS，并在一代代的升级中，为智能手机带来更好的使用体验。

然而，在这个过程中我们发现，和很多元器件一样，存储除了很多闪存颗粒是由海外巨头提供以外，就连高端的存储主控，几乎都是国际巨头的自留地，尤其是在UFS方面，作为智能手机行业最高端的应用，这个领域过去一直都是境外厂商的天下。

但最近，得一微电子（YEESTOR）打破了这个局面，推出了大陆公开市场首颗UFS存储主控。

嵌入式存储龙头盯上了UFS

作为一家深耕存储17年，以存储控制技术为核心的芯片设计企业，得一微在嵌入式存储领域有独特的地位。公司成功研发了大陆第一颗量产的eMMC主控，并持续出货数亿颗，在国内嵌入式存储主控市场稳坐龙头位置，服务手机，平板，电视等客户，并在车规eMMC领域高速成长，形成了强大影响力。此外，在SSD主控领域，公司同样处于领先地位，尤其是SATA SSD主控，更是占据了全球近三分之一的市场份额。2023年公司总营收达到近10亿人民币规模。

最近，他们更是战略性的发布了UFS存储的主控，堪称中高端手机的SSD存储主控。

所谓UFS，也就是Universal Flash Storage（通用闪存存储），是一个由JEDEC（联合电子设备工程委员会）制定的标准。根据该机构对其定义，UFS是一种开放标准、高性能接口，设计用于需要最大限度降低功耗的应用，包括智能手机和平板电脑等移动系统以及汽车应用。其高速串行接口和优化的协议可显著提高吞吐量和系统性能。

和很多存储的发展一样，UFS的面世，就是为了解决智能手机CPU越来越快，但存储速度却没有跟上的矛盾。作为继eMMC之后的下一代更高性能嵌入式存储，UFS可带来各种数字消费者所需的超高速读/写性能、低功耗和快速启动应用程序的产品。

之所以能够拥有如此多的优势，归因于JEDEC在定义UFS时候引入的先进设计理念：与 eMMC的8通道并行和半双工接口相比，UFS的全双工串行LVDS接口可以更好地扩展到更高的带宽；与eMMC不同，UFS还能基于SCSI架构模型，支持SCSI标记命令队列（Tagged Command Queuing）。此外，UFS还支持多队列、命令重新排序和电源门控等功能，这些功能都有助于帮助提高存储的性能和电源效率。

拥有这么多优势的UFS自2011年首次发布以来就受到了广泛好评，标准也在过去的十几年里升级到了4.0版本。

然而，这个技术虽好，但受限于技术本身的难度以及颗粒厂商的策略，过去的UFS模组甚至UFS主控都是由三星、SK海力士、铠侠、美光等这些领先的NAND巨头把持，当前一代的UFS也只是主要用在高端的智能手机上。

得一微电子股份有限公司（YEESTOR）市场总监罗挺先生在与半导体行业观察交流的时候也解析说：“除了颗粒原厂，公开市场上仅有2家境外的芯片企业做UFS主控，主要应用场景集中在旗舰手机内部存储”。“UFS存储相当于高端手机的SSD，门槛比PC的SSD还要高，所以过去对得一微来说，一直在不断的技术积累和商业探索。”罗挺补充说。

然而，终端市场发生了新的变化，得一微厚积薄发，敢于抓住市场显现的机会。

如罗挺所说，一方面，全球存储供应链格局剧烈变化，UFS也在从过往的旗舰手机下放到中端手机；另一方面，国产智能汽车的崛起，也给UFS创造了新的机会；再者，AI PC和AI手机的到来，也让UFS寻找到了新的发力方向；最后，类似AR/VR的机器，也让UFS的未来有了更多可能。

基于上述考虑，拥有深厚技术积累的得一微电子，在今年推出了中国大陆首款面向公开市场的UFS3.1存储主控YS8803，成为境内第1，全球第3家独立的UFS主控芯片供应商。

一颗芯片背后的经营之道

无论是罗挺的介绍，还是得一微官方的宣传资料看来，这款UFS主控芯片都蕴藏了得一微的有的放矢。

众所周知，在ChatGPT横空出世之后，谈了多年的人工智能加快了在不同场景中的落地。当中的AI手机和AI PC无疑是最受关注的两种应用。来自中国台湾的分析机构资策会MIC也预估，到2024年，AI手机渗透率10.6%，预期2025年后中阶手机将扩大导入，有助于大幅提升AI手机出货，到2027年，渗透率进一步突破42%；来到AI PC方面，资策会预测，2024年AI PC的渗透率也将突破一成达到15.7%，到2025年，渗透率将达到33%，2027年更将高达65.9%。

在这个转变背后，除了需要更高性能、更聪明的处理器以外，更懂AI的存储会是另一个关注的热点。作为一个存储行业的“老兵”，得一微也洞察到了这一点。

罗挺也直言，与生成式AI关联最密切的是内存，因此AI服务器需要大量的HBM，手机端也需要大容量的LPDDR，但是当前手机内存容量有限且性价比尚待提高。他进一步指出，人工智能的核心在于对参数的快速访问而非文件的处理。因此如何让这个参数的访问效率更高是业界面临的共同挑战。

“将部分AI数据转移到闪存中进行优化，是存储主控厂商们正极力思考和积极探索的解决方案。”罗挺补充说。于是，得一微顺势推出了UFS3.1主控YS8803。据介绍，YS8803主控采用先进的晶圆工艺，支持MIPI M-PHY 4.1和UniPro v1.8标准，搭载4KB LDPC纠错技术，其低功耗架构设计，确保了高性能与低能耗的完美结合。2150MB/s和2000MB/s的顺序读写性能，实现了总线饱和满性能。这样的设计使得他们能够为AI的普惠做好充分的准备。

熟悉存储行业的读者应该知道，现在的UFS已经迭代到了4.0版本，国际上的巨头也都在围绕这个高性能和高附加值的技术进行研发。但得一微却推出了基于UFS3.1的主控产品。按照罗挺所说，这其实也是得一微深思熟虑后的又一次权衡。

罗挺解析说，直至现在，UFS3.1闪存依然是市场的主流选择，市场占比达到50%以上，这种状况将在未来几年内持续。因此，在最广阔的市场里创新，并率先发布第一款UFS主控产品，最容易在商业上取得成功。罗挺同时还透露，得一微预计在2025年会发布大陆第一款UFS4.0主控，同时补齐UFS2.2的产品。打造完整的产品组合，以满足市场的多样化需求。

得一微认为，大模型时代，需要新的“存储基建”，真正的壁垒不在摩尔定律，而在存储墙。计算和存储作为计算机的两个最基本的抽象，虽然具有不同的特性，但它们是可以相互转化的，可以用存储换计算，也可以用计算换存储。存储永远比计算更为经济高效，在以存储为中心的AI时代，存储控制、存算一体、存算互联的芯片，都需要重新设计。

“随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，我们有理由相信，以存储为中心的芯片设计将成为未来芯片设计的一个重要趋势，为数据的处理和存储带来更高效、更可靠的解决方案。”得一微强调。

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