PCIe Gen 4 SSD主控大盘点：7000MB/s高速时代，到底谁能称王？

　　【硬件编年史】自2006年世界上第一款搭载固态硬盘的电脑诞生之后，消费级SSD经过十几年的发展，从一开始的SATA 6Gbps SSD，到坚挺了十年的PCIe Gen 3 SSD，再到PCIe Gen 4 SSD的诞生，SSD的速度一直在不断被刷新，如今最新一代的Gen 4 SSD发展已经相当成熟，从高端到主流市场都能看到Gen 4 SSD的身影。

　　一款SSD的好与否，核心就在于NAND颗粒、主控和固件，主控就像SSD的大脑，负责指挥数据的传输、颗粒的负载分配以及内部各项指令的运行。因此，主控的性能很大程度上决定了SSD的读写速度和综合表现。

　　那么今天我们就来盘一盘市面上消费级的PCIe Gen 4 SSD主控，以及它们的不同特点吧。

　　在盘点之前，我们先来初略了解一下一个SSD主控内都包含些什么，简单来说，主控内包含处理器、PCIe+DDR缓存+NAND颗粒的物理端口、串行外设接口、NVMe单元、直接存储器访问单元、闪存控制器，安全模块、ECC保护单元、电源管理单元等模块。

SSD主控结构示意图 来源：Marvell官网

　　SSD主控作为SSD的中枢，数据的传输、颗粒的负载分配以及内部各项指令的执行都需要主控来运作和协调，通常主控内部会搭载内置处理核心来负责这些任务，一些高端的SSD主控还会配备多个核心来分配工作。

　　目前消费级SSD主控通常会采用Cortex-R系列内核， Cortex-R5是目前SSD主控厂商使用较多的内核型号。

　　随着制程工艺的提升和PCIe Gen4时代的到来，部分高端的PCIe Gen 4 SSD主控也升级到Cortex-R8内核，它的制程工艺和性能相比Cortex-R5更好，搭载先进的内核，意味着SSD主控拥有更强大的数据传输能力。在SSD存储和读取数据的时候，数据都会从这里“路过”，因此，主控的传输性能越强大，SSD的读写速度也就越出色。

Cortex-R5内核架构 来源：ARM官网

Cortex-R8内核架构 来源：ARM官网

　　目前，市面上的能够制造PCIe Gen 4 SSD主控的厂商，除了三星和闪迪（西部数据）是属于主控“自产自用”之外，其余品牌均推出了自己的解决方案供存储厂商使用，这些厂商包括Marvell、慧荣、群联、联芸、英韧。

　　这里通过表格形式来给大家展示一下各家厂商现有的Gen 4 SSD主控方案，由于时间有限，没能汇总所有主控对应采用的SSD型号，如果表中没有出现你的SSD，可以查阅相关的SSD评测拆解，也欢迎小伙伴在评论区下方补充型号。

三星：Elpis稳坐第一梯队

　　三星存储作为存储行业的龙头，是目前行业中知名度较高的品牌，目前在售的唯一两款PCIe Gen 4 SSD——三星980 PRO和三星980 PRO 散热片版都是采用了自家的Elpis主控，其OEM版本PM9A1也是采用该主控方案。

　　关于Elpis主控，三星官方并没有放出其详细的参数信息，目前得知其采用的是PCIe 4.0 x4通道和NVMe 1.3c协议，并且支持内置LPDDR4缓存，I/O队列数量从32位升级到128位，可以同时处理超过800万个命令。

Elpis部分参数信息 来源：anandtech

　　结合三星980 PRO的性能表现和官方数据，Elpis主控理论上可以支持7000MB/s的顺序读取和5000MB/s的顺序写入表现，以及1000000 IOPS的随机读取性能，表现处于行业第一梯队水平。

三星980 PRO 散热片版空盘性能表现

闪迪：西数的坚实后盾

　　从第一代黑盘开始，西数的SSD开始采用自家研发的主控芯片，随着WD Black推出了SN850之后，西数的第二代自研SSD主控开始浮出水面。

　　与三星一样，西数并没有透露太多关于自家主控芯片的信息，根据拆解，可以看到SN850采用自家旗下闪迪的主控，型号为SanDisk 20-82-10034，采用了16nm工艺制程，结合SN850 7000MB/s和5300MB/s的顺序读写性能，以及1000000 IOPS的随机读取性能，所以这是一款定位高端性能的Gen 4 SSD主控。

WD Black SN850主控

　　近期西数还推出了另外一款Gen 4 SSD——WD Black SN770，该款主控采用DRAM-Less设计，所以封装面积小了不少。读写性能方面，SN770拥有5150MB/s的顺序读取速度和4900MB/s的顺序写入速度，随机读取性能740000 IOPS，是一款定位中高端性能的SSD主控芯片。

WD Black SN770主控 来源：Tom's Hardware

Marvell：三款小巧、低功耗的SSD主控

　　相信一些SSD用户对“马牌”主控是相当熟悉了，Marvell在2019年一次推出了三款PCIe Gen 4 SSD主控，型号分别是88SS1321、88SS1322、88SS1323。

Marvell Gen 4主控参数信息 来源：anandtech

　　88SS1321是Marvell面向小尺寸SSD的存储方案，也是三款主控方案中定位最高的一款，它最小支持到M.2-2230双面颗粒的尺寸规格。采用12nm制程工艺，搭载三核心的Cortex-R5处理器，支持PCIe 4.0 x4通道和NVMe 1.4协议。可配备最高8GB的DRAM缓存，或DRAM-Less无缓存设计。

　　传输速度上88SS1321的表现并不是很出彩，顺序读取速度为3900MB/s，顺序写入速度为3300MB/s，4K随机读写速度690000 IOPS。不过这款主控的功耗控制确实相当不错，Marvell官方表示在PCIe 4.0 x4的速率下功耗不到2W，深度休眠状态下的功耗更是仅为1mW。

Marvell 88SS1321技术规格 来源：Marvell

　　而定位低一些的88SS1322和88SS1323主控则是采用了DRAM-Less无缓存设计，因此可以实现更加紧凑的封装面积，同时，借助主机内存缓冲技术（HMB），可以达到入门水准的Gen 4读写性能表现。

Marvell 88SS1322参数 来源：Marvell

慧荣科技（SMI）：高端主控搭载Cortex-R8核心

　　慧荣科技是知名的台系主控厂商之一，其存储方案得到NAND厂商和OEM SSD厂商的广泛应用，也是目前SSD主控芯片出货量排名第一的厂商。

　　2020年10月，慧荣科技推出SM2264、SM2267、SM2267XT三款PCIe Gen4 SSD主控，均搭载慧荣独家的错误码纠错（ECC）技术、数据路径和EMI保护，满足存储设备所需的高效稳定需求。

　　SM2267和SM2267XT是两款定位入门级的主控芯片，具备四个NAND通道，连续读取速度为3900MB/s，连续写入速度为3500MB/s。SM2267支持DRAM缓存，而SM2267XT 则是DRAM-Less设计，通过HMB技术达到高性能的随机读写能力，满足小尺寸SSD的设计需求。

慧荣科技 SM2267/SM2267XT参数 来源：慧荣科技

　　SM2264则是定位高端主控芯片，采用先进的12nm工艺制程降低功耗表现，搭载了4个Cortex-A8核心，拥有高速多线程处理能力，可满足混合工作负载作业需求，支持8个NAND通道，连续读取速度可达7400MB/s，连续写入速度可达6800MB/s，随机读写速度高达1000000 IOPS。

慧荣科技 SM2264参数 来源：慧荣科技

群联：阵容齐全，高中低端Gen4主控全覆盖

　　另外一家台系主控厂商群联，在PCIe Gen 4 SSD诞生初期可谓出尽风头，因为业界首款消费级PCIe Gen 4x4 SSD主控芯片——PS5016-E16，正是群联推出的，Gen 4 SSD诞生初期的产品基本都采用了该方案。

　　PS5016-E16基于28nm工艺制程打造，采用双核Cortex-R5处理器，拥有8个NAND通道和32个CE，支持DDR4缓存，搭载群联电子第四代LDPC ECC纠错引擎，以及整合完整数据路径保护功能。

　　性能方面，顺序读取速度为5000MB/s，顺序写入速度为4400MB/s，随机读取性能可达720000 IOPS。

群联PS5016-E16规格 来源：群联电子

　　虽说PS5016-E16帮助群联迅速占领了Gen 4 SSD的市场，不过它的性能表现和功耗还有进一步提升的空间，于是群联在一年后推出了PS5018-E18主控，成功在高端PCIe Gen 4 SSD中占据一席之地。

群联PS5018-E18规格 来源：群联电子

　　相比PS5016-E16，PS5018-E18升级至12nm制程工艺，处理器升级到3个核心，闪存通道速率提升至1200MT/s，顺序读取速度为7400MB/s，顺序写入速度为7000 MB/s，随机读取性能达到了1000000 IOPS。

　　此前PConline评测室也对数款采用该型号主控的SSD进行过评测，性能确实处于高端Gen 4 SSD的水准。

群联PS5019-E19T规格 来源：群联电子

　　除了两个高性能的主控方案，群联还推出了定位更低的主流型号PS5019-E19T，采用DRAM-Less设计，顺序读取速度3700MB/s，顺序读取速度3000MB/s，保留第四代LDPC ECC纠错引擎和整合完整数据路径保护功能，这款主控后期会广泛采用于入门级的Gen 4 SSD上。

英韧科技：新晋国产黑马

　　英韧科技是来自中国上海的半导体设计公司，由Marvell前CTO吴子宁带领团队创立，自2018年消费级存储芯片量产之后迅速打入存储市场。目前英韧科技已推出三款PCIe Gen 4 SSD主控，分别为IG5236、IG5220和IG5221。

　　IG5236是一款定位高端的SSD主控芯片，其采用12nm工艺制程打造，主控峰值功耗仅3W，外置DRAM缓存设计，具备8个NAND通道，主控最高顺序读写效能可达到7400MB/s和6700MB/s，随机读取性能达到了1000000 IOPS，性能表现处于第一梯队水准，和市面上的高端Gen 4 SSD主控表现平起平坐，目前已经有多款高端Gen 4 SSD采用了该主控芯片。

　　此外，IG5236采用包括国密标准SM2/3/4、AES、SHA、端到端数据保护在内的多种数据加密和保护机制，官方宣称已达到最高级别的安全性能。

搭载IG5236主控的SSD顺序读写性能表现

　　IG5220和IG5221则是定位中高端的SSD主控型号，其中IG5220为DRAM-Less设计，最高设计容量4TB，IG5221可外置DRAM缓存，最高设计容量8TB，同样采用12nm工艺制程，性能方面两款顺序读写性能均为5100 MB/s和5000 MB/s，随机读取性能达到800000 IOPS。

　　目前已知包括惠普、威刚等厂商的主流款Gen 4 SSD采用了IG5220主控方案。

联芸科技：高端性能的DRAM-Less主控

　　前面我们盘点的数款DRAM-Less设计的主控，性能最高只能达到中高端水准，是时候请出咱们的国产选手出来露一手了。

来源：联芸科技

　　去年年底，国产主控巨头联芸科技推出了MAP1602主控芯片, 支持最新的NVMe 2.0协议，官方宣称其顺序读取性能达到7400MB/s、顺序写入性能达到6500MB/s,随机读取性能达到1000000 IOPS。

　　MAP1602采用了12nm工艺制程，官方宣称拥有极低的功耗表现，无缓存DRAM-Less设计，拥有4个NAND通道，搭载联芸科技最新的超低功耗SoC芯片架构设计技术，与NAND接口高性能自适配技术，通道速率高达2400MT/s。

来源：联芸科技

　　MAP1602作为无缓存设计的主控，其表现相当强悍，让人非常期待在SSD上的实际表现。或许未来会有基于该方案的小尺寸高性能PCIe Gen 4 SSD推出。

总结

　　技术发展推动科技进步，如今Gen 4 SSD主控方案已经发展地较为成熟了，直至目前，已经有6家半导体厂商推出了16款基于Gen 4的SSD主控方案，覆盖了高端、中高端、主流Gen 4 SSD级别。同时，以英韧、联芸为代表的国产Gen 4 SSD高端主控，性能已经跻身到顶级SSD主控行列中，这回“国产主控”真的不是说说而已了。

　　另一方面，从普及的角度来看，目前市售的Gen 4 SSD都是以高端产品居多，价格肯定没有Gen 3 SSD那么实惠，想要消费者买单Gen 4 SSD，价格下降必定是一大决定因素，所以唯有等待价格亲民的Gen 4 SSD到来。

　　不过，目前各厂商SSD主控的主流型号都已经开始量产，距离大量铺货或许已经不远了？要知道PCIe Gen 5的SSD主控已经流片，Gen 4 SSD再不加快脚步，来势汹汹的“后浪”就要赶上来了。