Phison E12参考设计预览:下一代NVMe SSD控制器

phison是最成功的SSD控制器设计师之一,在公开市场上出售控制器。Phison的控制器范围从用于USB闪存驱动器和存储卡的微型低功耗芯片到高端NVME SSD控制器,最终都出现在诸如kingston A1000和Patriot Hellfire之类的驱动器中。Phison E12是其最新的旗舰NVMe控制器,适用于高端消费类SSD和企业级SSD。

我们为具有E12控制器和1TB东芝3D TLC NAND闪存的消费M.2 NVMe SSD提供了Phison参考设计的工程样本。Phison-以及许多基于Phison设计设计其SSD的品牌-希望这种新组合能够与SamsungWestern Digital等垂直整合巨头的顶级SSD竞争。

Phison与Toshiba有着密切的关系,并且过去几年中大多数基于Phison的消费类SSD都使用了Toshiba NAND闪存。在三星和IMFT发售3D NAND的这一年中,这对于使用Phison控制器的品牌来说是一个障碍,而东芝仍主要生产15nm平面NAND。Phison的第一个NVMe控制器(E7)几乎完全与东芝的15nm MLC NAND一起使用,因此,与同类产品相比,这些驱动器的容量有限,每GB价格更高。

今年的情况大不相同。东芝的64L 3D TLC具有很强的竞争力,与正确的控制器搭配使用时,它可以提供出色的性能(如带SanDisk NAND的WD Black所示)和出色的功率效率(如东芝XG5所示)。

Phison NVMe SSD controller Comparison
ControllerE12E12CE8E8TE7
Model NumberPS5012-E12PS5012-E12CPS5008-E8PS5008-E8TPS5007-E7
Host InterfacePCIE 3.0 x4PCIe 3.0 x4PCIe 3.0 x2PCIe 3.0 x2PCIe 3.0 x4
ProtocolNVMe 1.3NVMe 1.2NVMe 1.1b
NAND Channels84448
NAND Chip Enable lines3216323264
Typical NAND3D TLC, 3D QLC64L 3D TLC15nm MLC
Max Capacity8 TB2 TB2 TB1 TB2 TB
DRAM SupportDDR4, DDR3LDDR3(L)None (HMB)DDR3(L)
Error CorrectionLDPC, StrongECCStrongECCBCH
Manufacturing ProcessTSMC 28nmUMC 40nmTSMC 28nm
Sequential Read3200 MB/s1700 MB/s1600 MB/s1600 MB/s2600 MB/s
Sequential Write3000 MB/s1700 MB/s1300 MB/s1300 MB/s1300 MB/s
4KB Random Read600k IOPS340k IOPS240k IOPS120k IOPS300k IOPS
4KB Random Write600k IOPS400k IOPS220k IOPS130k IOPS200k IOPS
Retail SSD AvailabilitySoon?Q4 2017?Q1 2016

去年底,Phison的E8控制器随MyDigitalSSD SBX一起进入零售市场。。这种第二代NVMe控制器面向低端NVMe SSD市场:与典型的高端SSD相比,它具有更少的PCIe通道和NAND通道,并且采用更便宜的40nm工艺制造,而不是大多数切割工艺所使用的28nm工艺。边缘SSD控制器。Phison E12是第二代产品的高端产品,它带来了我们对该细分市场控制器的所有期望功能:支持最新的NVMe 1.3标准的功能,足够强大的LDPC纠错能力以支持3D TLC和QLC NAND,足够的通道和芯片使能引脚以支持高达8TB的闪存,并支持DDR4 DRAM。台积电(TSMC)28纳米工艺制造提供了晶体管预算,可在保持功耗合理的同时实现所有这些功能。

早期的Phison NVMe控制器依靠BCH纠错和Phison专有的StrongECC纠错,但是Phison E12最终带来了完整的LDPC支持。与更简单的ECC方案相比,这具有相对较高的晶体管成本,但允许高吞吐量和低功耗编码和解码。ECC引擎可以轻松成为NVMe SSD控制器中性能最关键的部分之一,而且Phison E12的错误校正应比其以前的任何控制器都要快得多。它还应提供更长的可用写续航力,这就是为什么Phison还将E12作为其首款适用于QLC NAND的控制器的原因。

Phison对其控制器的性能估计是基于与之配对的现代NAND。在E12的情况下,这是东芝当前的64层3D TLC NAND,尽管我们可能还会看到在E12的使用寿命内使用其96L NAND的驱动器。使用3D TLC,即使使用MLC NAND,E12也有望提供比上一代E7更高的性能。

Phison E12 Engineering Sample Specifications
Capacity960 GB
ControllerPhison PS5012-E12
Firmware VersionECFM11.0
NAND flashToshiba 256Gb 64-layer BiCS3 3D TLC
Form-Factordouble-sided M.2-2280
InterfacePCIe 3.1 x4, NVMe 1.3
DRAM1 GB SK Hynix DDR4-2400 CL17

我们的Phison E12工程样本在双面M.2 2280卡上具有1TB的Toshiba 64L 3D TLC NAND闪存和1GB的DDR4 DRAM。可用容量配置为960 GB,因此该驱动器具有大量备用空间(根据消费者SSD标准)。许多使用Phison E12的品牌也将提供2TB型号,但性能不应比该1TB示例高很多。

在本次审查中,我们将E12样品与已经投放市场的各种SSD进行比较。基于E12的零售驱动器应该很快就会到货,可能是从MyDigitalSSD BPX Pro开始,它是BPX的后继产品,后者是最便宜的基于E7的SSD。MyDigitalSSD尚未共享具体的时间安排或价格,但是BPX Pro应该在今年夏天结束之前销售。我们预计价格将低于当前顶级的基于TLC的SSD,因此基于MLC的驱动器和Intel Optane SSD 900P的结果将比Phison E12驱动器占据更高的价格范围。

我们还期望在下个月出现一系列新的SSD公告,以期在8月7日至9日举行的闪存峰会上。我们希望听到使用Silicon Motion的SM2262EN产品的计划,该产品是其SM2262控制器的升级版,目前已安装在HP EX920和ADATA SX8200 等驱动器中。我们将尽快审查SM2262EN工程样本,以查看哪种新控制器可能会在今年秋天问世。除非三星,西部数据或东芝推出价格更便宜的高端驱动器,并且至少提供与当前旗舰产品相同的性能,否则假期中最有价值的NVMe SSD可能基于Phison E12或SM2262EN 。

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