国产SSD主控芯片发布，让存算一体与可信计算兼得

目前，我们的数字经济遇到了良好的机遇，但也有严峻的安全挑战。近来，党的二十大提出了“加快建设网络强国、数字中国”的战略规划。网络安全是建设的底座，也是推动经济高质量发展的有效途径，所以我们必须要搞好网络安全保障体系。fP4ednc

3月2日，忆芯科技高端企业级芯片及方案发布会在合肥举行，中国工程院院士、国家集成电路产业发展咨询委员会委员沈昌祥院士受邀，带来了“用主动免疫可信计算确保智能存储安全可信”演讲。他指出，“大数据是钻石矿”，具有多源异构、非结构化、低价值度和快速处理等特点。智能存储系统虽然提供了高度优化的I/O处理能力，但同时对数据安全也将造成极大的风险。fP4ednc

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数字经济面临着严重威胁。2017年爆发了“WannaCry”勒索病毒；2018年，台积电遭到勒索病毒入侵；2021年美国最大成品油管道运营商Colonial Pipeline受到勒索软件攻击……因此，我们一定要按照主动免疫去构建保障体系。“我们数字安全脆弱的问题不是因为有漏洞，是因为计算机原理少攻防理念，冯·诺依曼计算机结构缺防护部件。”沈昌祥院士指出。fP4ednc

作为应对方法，沈昌祥院士提出了：“一种”新模式，计算同时进行安全防护；“二重”体系结构，计算部件+防护部件；“三重”防护框架；“四要素”可信动态访问控制；“五环节”全程管控，技管并重；以及“六不”防护效果。 fP4ednc

“我们必须实施等级保护，保障数字经济，我们的集成电路产业一定要安全可信。”沈昌祥院士强调。他认为，集成电路是整个可信根的根。没有集成电路是不行的，尽管软件定义，但是一定要软硬结合，以硬件为根。fP4ednc

从2016年忆芯推出全球首款存/算/传超融合原型芯片MB1000，到2017年STAR1000芯片成为国内首款实际投入高端消费级市场的代表，到2018年STAR1000P成为国内首颗大规模量产的PCIe主控芯片，再到今天STAR2000高端企业级芯片的发布，忆芯科技始终在创新迭代中不断引领、不断超越。fP4ednc

那么，STAR2000的诞生将如何重新定义国产高端企业级存储主控芯片呢？fP4ednc

忆芯科技芯片首席架构师薛立成博士表示，STAR2000流片的成功，正式标志着国产企业级SSD企业主控进入新纪元。fP4ednc

STAR2000中也实现了非常多的创举，比如是首批采用Arm Cortex-A55所实现的SSD主控芯片，也是首批支持NVMe2.0协议的企业级高端SSD主控芯片。同时，该芯片中也首次集成了神经网络数据单元，实现了真正的存算一体芯片。fP4ednc

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在工艺选择上，忆芯也做了很多考量，12nm工艺由于其成本、面积和功耗非常好地契合了PCIe4.0 SSD主控需求，因此获得了采用。fP4ednc

另外，忆芯整个SSD主控芯片中，所有核心的IP都是其自主研发和设计的。“自主研发带来的好处，一方面我们有很好的竞争力，另一方面，我们通过自主研发的方式，可以使得产品具有持续迭代、持续升级的基因，可以为未来我们的主控提供更好的支持，同时自主研发还能为我们的产品带来更多的多样性和差异性，存算一体就是一个非常好的体现。”薛立成博士表示。fP4ednc

一款成功的产品，还要有一个准确的市场定位。再来看看企业级SSD存储市场情况。fP4ednc

未来三到五年，整个市场是PCIe4.0 SSD市场。这四年，PCIe4.0占比超过70%，无论是国外的CPU生态系统，还是国内的CPU生态系统，PCIe4.0具备完全的成熟度，可以说PCIe4.0的SSD是不折不扣的刚需产品。另外，随着NVMe2.0的推出，更多的用户翘首以盼，希望未来的SSD支持一些新的特性，包括分区命名空间，它可以有效地减少客户对磁盘的写入数量，Endurance Croup管理可以为多用户、多应用提供与之匹配的性能。“我们的客户需要这些特性，因此同时支持PCIe4.0接口和NVMe2.0协议的STAR2000，必定会在未来的企业级SSD市场上披荆斩棘，赢得大家的认可。”薛立成博士表示。fP4ednc

坚持自主创新，不断地探索，给忆芯的主控芯片带来了非常多的亮点。fP4ednc

首先是性能。作为一款SSD的盘，STAR2000具备非常好的顺序读写、随机读写和读写延时参数，与上一代量产的STAR1000P相比，它的各项性能指标都有质的飞跃，特别是随机读写性能，更是提升了惊人的318%。除了与自己对比，忆芯也会与行业内同规格的产品做对比，不管是国外的产品，还是国内的产品，与之对比，忆芯科技的STAR2000都能给出最佳的性能体现。fP4ednc

其次是存算一体。忆芯科技从成立之初，就立志成为赋能大数据应用的芯片全球领导者，为海量数据提供最优的存储、计算和传输的解决方案。忆芯在STAR2000中完美地把存储和计算做了融合，在STAR2000中集成了8TOPS算力的NPU，同时在片上实现了硬件的卷积、加速模块，结合着片上强大的CPU系统和支持的NVMe2.0协议里面的KV特性，可以做出一个非常完美的存算一体SSD。通过KV的特性，可以有效的减少用户的API到我们盘上的访问路径。同时在芯片上，利用强大的算力去计算，通过这些数据，我们可以把原来要先主机端运算的运算工作下沉到盘上，并且把盘上的结果，通过这样一个通道返还给主机，释放了主机的计算压力。“我们坚信未来整个AI市场的落地，离不开高性能的存算一体的SSD，因此我们忆芯科技也会一直在这条路上深耕下去，为AI的落地提供坚实的基础。”薛立成指出。fP4ednc

亮点1，安全性。STAR2000能够为可信计算提供可信根的根，能够提供主动免疫的系统、免疫的能力。首先，在磁盘、主控芯片上，会提供两套完整的安全加密方案供用户选择，除了能够保护磁盘上的数据，还能够保护磁盘上的固件不会被恶意篡改，这样就实现了盘上的安全性。同时，STAR2000也具备基于主控芯片搭载以存储为核心的可信系统，用它来做可信根，提供免疫可信的能力。fP4ednc

亮点2，可靠性。众所周知，SSD里面有大量的闪存颗粒，随着数据闪存颗粒的老化和数据存储时间变长，甚至外界温度的变化，都会导致芯片上的数据会出现错误。为了能够保证数据正确的读取出来，忆芯在磁盘上，在主控芯片上做了可靠、完整的方案。这里包括SSD支持端到端的数据保护，磁盘上所有的SRAM和DRAM都有ECC保护。为了应对闪存出现错误，忆芯在主控芯片上提供了4KB码长的LDPC纠错编码，同时可以支持最高4Bit的软Bit译码，让错误无处遁形。为了应对更极端、更恶劣的环境错误，忆芯在主控芯片上还提供RAID6的数据保护，即使SSD的盘上有一块存储颗粒损坏了，也可以把盘上所有的数据恢复回来。fP4ednc

最后来看此次发布会所发布的三款主控芯片产品。fP4ednc

第一个是STAR2000，是一款高性能的企业级SSD主控芯片，它主要面向的是通用的企业级市场。无论是云存储、大数据和各种各样的数据中心，包括AI，它能满足用户对极致性能、可靠性、安全性的考虑。fP4ednc

另外两颗是针对于更极致的需求所打造的两款特殊产品。一个是STAR2008。这是一款高可靠的企业级SSD，相对于前面的STAR2000，这颗芯片可以在更极端的环境下工作，比如可以在-55℃到125℃的环境下正常工作，而且它还可以抵抗高于四级的静电防护。这样一款产品对于有极端恶劣环境应用需求包括架构需求的产品，它是最好的选择。fP4ednc

第三款是STAR2010。这是一款高安全的企业级SSD主控芯片，在这款芯片上，可以开启硬件的实时加解密，并且在开启加解密的前提下，还能够保证正常的数据读写性能，此外它还可以通过自主原创的认证，因此对于有自主创新、自主原创，以及对安全有需求的客户，它是最好的选择。fP4ednc

最后，他还透露了忆芯下一代产品，也是一款SSD主控芯片，是一款面向数据中心的SSD主控芯片，叫Moon，也叫做STAR1500。在这款芯片上忆芯会继续不断的创新、不断地探索。这颗芯片上会首次采用更先进的工艺，支持更新的PCIe5.0接口，以及片上自己研发的所有核心IP，整个芯片的架构都会不断的升级，保证给客户提供更好的性能表现。fP4ednc

忆芯科技在成立之初，上一代的主控产品，STAR1000P有一个非常大的特点，可以用一颗芯片同时覆盖消费级和企业级市场。在Moon芯片上会做到更极致，忆芯希望用一个更高的方式来支持两个市场，那就是Chiplet高速扩展技术。利用这种技术，可以把一颗芯片，甚至两颗芯片拼装到一起。可以将对于性价需求比较多的消费级市场，以及对于高性能、高可靠性更高的企业级市场的同时覆盖。这颗芯片也会在今年下半年正式流片。据介绍，STAR2000有一个自己内部的名字，叫“天王星”，STAR1500，下一代芯片叫“月球”，叫Moon，忆芯希望继飞向“天王星”之后，Moon必将在未来STAR的星空闪耀。fP4ednc