【硬件編年史】自2006年世界上第一款搭載的電腦誕生之後，消費級經過十幾年的發展，從一開始的SATA 6Gbps SSD，到堅挺瞭十年的PCIe Gen 3 SSD，再到PCIe Gen 4 SSD的誕生，SSD的速度一直在不斷被刷新，如今最新一代的Gen 4 SSD發展已經相當成熟，從高端到主流市場都能看到Gen 4 SSD的身影。
一款SSD的好與否，核心就在於NAND顆粒、主控和固件，主控就像SSD的大腦，負責指揮數據的傳輸、顆粒的負載分配以及內部各項指令的運行。因此，主控的性能很大程度上決定瞭SSD的讀寫速度和綜閤錶現。
那麼今天我們就來盤一盤市麵上消費級的PCIe Gen 4 SSD主控，以及它們的不同特點吧。
在盤點之前，我們先來初略瞭解一下一個SSD主控內都包含些什麼，簡單來說，主控內包含處理器、PCIe+DDR緩存+NAND顆粒的物理端口、串行外設接口、NVMe單元、直接存儲器訪問單元、閃存控製器，安全模塊、ECC保護單元、電源管理單元等模塊。
SSD主控結構示意圖 來源：Marvell官網
SSD主控作為SSD的中樞，數據的傳輸、顆粒的負載分配以及內部各項指令的執行都需要主控來運作和協調，通常主控內部會搭載內置處理核心來負責這些任務，一些高端的SSD主控還會配備多個核心來分配工作。
目前消費級SSD主控通常會采用Cortex-R係列內核， Cortex-R5是目前SSD主控廠商使用較多的內核型號。
隨著製程工藝的提升和PCIe Gen4時代的到來，部分高端的PCIe Gen 4 SSD主控也升級到Cortex-R8內核，它的製程工藝和性能相比Cortex-R5更好，搭載先進的內核，意味著SSD主控擁有更強大的數據傳輸能力。在SSD存儲和讀取數據的時候，數據都會從這裏“路過”，因此，主控的傳輸性能越強大，SSD的讀寫速度也就越齣色。
Cortex-R5內核架構 來源：ARM官網
Cortex-R8內核架構 來源：ARM官網
目前，市麵上的能夠製造PCIe Gen 4 SSD主控的廠商，除瞭三星和閃迪（西部數據）是屬於主控“自産自用”之外，其餘品牌均推齣瞭自己的解決方案供存儲廠商使用，這些廠商包括Marvell、慧榮、群聯、聯蕓、英韌。
這裏通過錶格形式來給大傢展示一下各傢廠商現有的Gen 4 SSD主控方案，由於時間有限，沒能匯總所有主控對應采用的SSD型號，如果錶中沒有齣現你的SSD，可以查閱相關的SSD評測拆解，也歡迎小夥伴在評論區下方補充型號。
三星 ： Elpis 穩坐第一梯隊
三星存儲作為存儲行業的龍頭，是目前行業中知名度較高的品牌，目前在售的唯一兩款PCIe Gen 4 SSD——三星980 PRO和三星980 PRO 散熱片版都是采用瞭自傢的Elpis主控，其OEM版本PM9A1也是采用該主控方案。
關於Elpis主控，三星官方並沒有放齣其詳細的參數信息，目前得知其采用的是PCIe 4.0 x4通道和NVMe 1.3c協議，並且支持內置LPDDR4緩存，I/O隊列數量從32位升級到128位，可以同時處理超過800萬個命令。
Elpis部分參數信息 來源：anandtech
結閤三星980 PRO的性能錶現和官方數據，Elpis主控理論上可以支持7000MB/s的順序讀取和5000MB/s的順序寫入錶現，以及1000000 IOPS的隨機讀取性能，錶現處於行業第一梯隊水平。
三星980 PRO 散熱片版空盤性能錶現
閃迪： 西數的堅實後盾
從第一代黑盤開始，西數的SSD開始采用自傢研發的主控芯片，隨著WD Black推齣瞭SN850之後，西數的第二代自研SSD主控開始浮齣水麵。
與三星一樣，西數並沒有透露太多關於自傢主控芯片的信息，根據拆解，可以看到SN850采用自傢旗下閃迪的主控，型號為SanDisk 20-82-10034，采用瞭16nm工藝製程，結閤SN850 7000MB/s和5300MB/s的順序讀寫性能，以及1000000 IOPS的隨機讀取性能，所以這是一款定位高端性能的Gen 4 SSD主控。
WD Black SN850主控
近期西數還推齣瞭另外一款Gen 4 SSD——WD Black SN770，該款主控采用DRAM-Less設計，所以封裝麵積小瞭不少。讀寫性能方麵，SN770擁有5150MB/s的順序讀取速度和4900MB/s的順序寫入速度，隨機讀取性能740000 IOPS，是一款定位中高端性能的SSD主控芯片。
WD Black SN770主控 來源：Tom's Hardware
Marvell ：三款小巧、低功耗的SSD主控
相信一些SSD用戶對“馬牌”主控是相當熟悉瞭，Marvell在2019年一次推齣瞭三款PCIe Gen 4 SSD主控，型號分彆是88SS1321、88SS1322、88SS1323。
Marvell Gen 4主控參數信息 來源：anandtech
88SS1321是Marvell麵嚮小尺寸SSD的存儲方案，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雙麵顆粒的尺寸規格。采用12nm製程工藝，搭載三核心的Cortex-R5處理器，支持PCIe 4.0 x4通道和NVMe 1.4協議。可配備最高8GB的DRAM緩存，或DRAM-Less無緩存設計。
傳輸速度上88SS1321的錶現並不是很齣彩，順序讀取速度為3900MB/s，順序寫入速度為3300MB/s，4K隨機讀寫速度690000 IOPS。不過這款主控的功耗控製確實相當不錯，Marvell官方錶示在PCIe 4.0 x4的速率下功耗不到2W，深度休眠狀態下的功耗更是僅為1mW。
Marvell 88SS1321技術規格 來源：Marvell
而定位低一些的88SS1322和88SS1323主控則是采用瞭DRAM-Less無緩存設計，因此可以實現更加緊湊的封裝麵積，同時，藉助主機內存緩衝技術（HMB），可以達到入門水準的Gen 4讀寫性能錶現。
Marvell 88SS1322參數 來源：Marvell
慧榮科技 （SMI） ： 高端主控 搭載Cortex - R 8 核心
慧榮科技是知名的台係主控廠商之一，其存儲方案得到NAND廠商和OEM SSD廠商的廣泛應用，也是目前SSD主控芯片齣貨量排名第一的廠商。
2020年10月，慧榮科技推齣SM2264、SM2267、SM2267XT三款PCIe Gen4 SSD主控，均搭載 慧榮獨傢的錯誤碼糾錯 （ ECC ） 技術、數據路徑和 EMI 保護，滿足存儲設備所需的高效穩定需求。
SM2 267 和 SM 2267 XT 是兩款定位入門級的主控芯片， 具備 四個 NAND 通道，連續 讀取速度為 3900 MB / s ，連續寫入速度為 3500MB /s 。 SM2267 支持 DRAM 緩存 ，而 SM2267XT 則是 DRAM- L ess 設計 ， 通過 HMB 技術達到高性能的隨機讀寫能力 ，滿足小尺寸 SSD 的設計需求 。
慧榮科技 SM2267/SM2267XT參數 來源：慧榮科技
SM2264則是定位高端主控芯片，采用先進的12nm工藝製程降低功耗錶現，搭載瞭4個Cortex-A8核心，擁有 高速多綫程處理能力，可滿足混閤工作負載作業需求 ，支持8個NAND通道，連續讀取速度可達7400MB/s，連續寫入速度可達6800MB/s，隨機讀寫速度高達1000000 IOPS。
慧榮科技 SM2264參數 來源：慧榮科技
群聯： 陣容齊全 ，高中低端 Gen 4 主控 全覆蓋
另外一傢台係主控廠商群聯，在PCIe Gen 4 SSD誕生初期可謂齣盡風頭，因為業界首款消費級PCIe Gen 4x4 SSD主控芯片——PS5016-E16，正是群聯推齣的，Gen 4 SSD誕生初期的産品基本都采用瞭該方案。
PS5016-E16基於28nm工藝製程打造，采用雙核Cortex-R5處理器，擁有8個NAND通道和32個CE，支持DDR4緩存，搭載群聯電子第四代LDPC ECC糾錯引擎，以及整閤完整數據路徑保護功能。
性能方麵，順序讀取速度為5000MB/s，順序寫入速度為4400MB/s，隨機讀取性能可達720000 IOPS。
群聯PS5016-E16規格 來源：群聯電子
雖說PS5016-E16幫助群聯迅速占領瞭Gen 4 SSD的市場，不過它的性能錶現和功耗還有進一步提升的空間，於是群聯在一年後推齣瞭PS5018-E18主控，成功在高端PCIe Gen 4 SSD中占據一席之地。
群聯PS5018-E18規格 來源：群聯電子
相比PS5016-E16，PS5018-E18升級至12nm製程工藝，處理器升級到3個核心，閃存通道速率提升至1200MT/s，順序讀取速度為7400MB/s，順序寫入速度為7000 MB/s，隨機讀取性能達到瞭1000000 IOPS。
此前PConline評測室也對數款采用該型號主控的SSD進行過評測，性能確實處於高端Gen 4 SSD的水準。
群聯PS5019-E19T規格 來源：群聯電子
除瞭兩個高性能的主控方案，群聯還推齣瞭定位更低的主流型號PS5019-E19T，采用DRAM-Less設計，順序讀取速度3700MB/s，順序讀取速度3000MB/s，保留第四代LDPC ECC糾錯引擎和整閤完整數據路徑保護功能，這款主控後期會廣泛采用於入門級的Gen 4 SSD上。
英韌科技： 新晉國産 黑馬
英韌科技是來自中國上海的半導體設計公司，由Marvell前CTO吳子寜帶領團隊創立，自2018年消費級存儲芯片量産之後迅速打入存儲市場。目前英韌科技已推齣三款PCIe Gen 4 SSD主控，分彆為IG5236、IG5220和IG5221。
IG5236是一款定位高端的SSD主控芯片，其采用12nm工藝製程打造，主控峰值功耗僅3W，外置DRAM緩存設計，具備8個NAND通道，主控最高順序讀寫效能可達到7400MB/s和6700MB/s，隨機讀取性能達到瞭1000000 IOPS，性能錶現處於第一梯隊水準，和市麵上的高端Gen 4 SSD主控錶現平起平坐，目前已經有多款高端Gen 4 SSD采用瞭該主控芯片。
此外，IG5236采用包括國密標準SM2/3/4、AES、SHA、端到端數據保護在內的多種數據加密和保護機製，官方宣稱已達到最高級彆的安全性能。
搭載IG5236主控的SSD順序讀寫性能錶現
IG5220和IG5221則是定位中高端的SSD主控型號，其中IG5220為DRAM-Less設計，最高設計容量4TB，IG5221可外置DRAM緩存，最高設計容量8TB，同樣采用12nm工藝製程，性能方麵兩款順序讀寫性能均為5100 MB/s和5000 MB/s，隨機讀取性能達到800000 IOPS。
目前已知包括惠普、威剛等廠商的主流款Gen 4 SSD采用瞭IG5220主控方案。
聯蕓 科技 ： 高端性能的DRAM - Less主控
前麵我們盤點的數款DRAM-Less設計的主控，性能最高隻能達到中高端水準，是時候請齣咱們的國産選手齣來露一手瞭。
來源：聯蕓科技
去年年底，國産主控巨頭聯蕓科技推齣瞭MAP1602主控芯片, 支持最新的NVMe 2.0協議，官方宣稱其順序讀取性能達到7400MB/s、順序寫入性能達到6500MB/s,隨機讀取性能達到1000000 IOPS。
MAP1602采用瞭12nm工藝製程，官方宣稱擁有極低的功耗錶現，無緩存DRAM-Less設計，擁有4個NAND通道，搭載聯蕓科技最新的超低功耗SoC芯片架構設計技術，與NAND接口高性能自適配技術，通道速率高達2400MT/s。
來源：聯蕓科技
MAP1602作為無緩存設計的主控，其錶現相當強悍，讓人非常期待在SSD上的實際錶現。或許未來會有基於該方案的小尺寸高性能PCIe Gen 4 SSD推齣。
總結
技術發展推動科技進步，如今Gen 4 SSD主控方案已經發展地較為成熟瞭，直至目前，已經有6傢半導體廠商推齣瞭16款基於Gen 4的SSD主控方案，覆蓋瞭高端、中高端、主流Gen 4 SSD級彆。同時，以英韌、聯蕓為代錶的國産Gen 4 SSD高端主控，性能已經躋身到頂級SSD主控行列中，這迴“國産主控”真的不是說說而已瞭。
另一方麵，從普及的角度來看，目前市售的Gen 4 SSD都是以高端産品居多，價格肯定沒有Gen 3 SSD那麼實惠，想要消費者買單Gen 4 SSD，價格下降必定是一大決定因素，所以唯有等待價格親民的Gen 4 SSD到來。
不過，目前各廠商SSD主控的主流型號都已經開始量産，距離大量鋪貨或許已經不遠瞭？要知道PCIe Gen 5的SSD主控已經流片，Gen 4 SSD再不加快腳步，來勢洶洶的“後浪”就要趕上來瞭。
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