本文来自微信公众号：歪睿老哥（ID：verilog-2001），作者：申墨-歪睿老哥，原文标题：《大佬口中的“颠覆式”芯片技术，我差点就信了！》，头图来自：《鹿鼎记》


最近被老板拉着一起参加了一个局。


局上，有个业内大佬兴致勃勃的介绍他新的创业项目，人工智能芯片，大佬说是采用一种“颠覆式”的核心技术，能够颠覆现有的AI芯片架构。其能力号称在比现有最强的AI芯片的能力还强，性能更高，功耗更优，关键还不用7nm等先进制程。


我听完云里雾里，这“颠覆式”技术是个啥？


因为现场还有很多投资行业的朋友，所以我想大佬可能也不是说给技术人员听的。


我其实对芯片“颠覆式”技术有一些看法的。这个东西好比，武侠小说主角初出茅庐，修炼武功秘籍，打通任督二脉，秒杀武林中一众修炼多年的武林大师。这个剧情是很爽，但那个是书籍，而不是现实。


一


大约十年前，我原来在一家做存储控制器的芯片公司做研发。当时提的芯片的颠覆式创新，就是存储行业要从机械硬盘全面切换到固态硬盘，也就是全球的存储产业链都面临重新洗牌。这个够不够颠覆？


当然，现在来看，这个就是当今的现实。


十年前，可以说当时老板选择这个行业也是非常有眼光的，而当时国内的确有这个眼光的老板不是很多。


提起机械硬盘，大家基本上都接触过，每个电脑都有。第一代iPod里面就用了东芝的5G的机械硬盘。没想到吧，这个小玩意里面能够装一个更小的机械硬盘。


当时机械硬盘基本上都是西数，希捷，东芝的。当然现在也是！这些巨头在机械硬盘上的积累很难撼动。


因此，通过FLASH这种存储介质替换机械硬盘就为一种朴素的想法。


最早是NOR FLASH，NOR FLASH这种结构，容量很难做大，可以几十兆几百兆，优点非常的稳定。NOR FLASH做硬盘，容量不够。后来就出现了NAND FLASH，这种可以做到几个G，通过多片就可以做硬盘。并且读写速率是机械硬盘的几十倍，未来还有很大的上升的空间。


唯一的问题就是比机械硬盘更贵。但是大家都相信摩尔定律，觉得NAND肯定以后随着存储容量增加，会逐渐降价。最终成本上有优势。


二


所以当时，我们公司的预测是，存储行业已经要从机械硬盘HDD全面转换到SSD就是固态存储。FLASH对于机械硬盘，这个就是降维打击，因此速率，功耗，体积都非常有优势。 一个固态存储盘，就是由NAND FLASH颗粒和存储控制芯片组成。


当时，公司选的就是SSD控制器芯片赛道。为什么要选SSD控制器？大股东在存储这个行业经营很深，有很多的渠道，以前都是用的别家的硬盘，所以想在存储这个领域切入。


但是NAND  FLASH，这个是搞不定的。NAND FLASH要投晶圆厂！全球的NAND FLASH，都集中在三星，海力士（现代分出来的），东芝，intel（后来被海力士收购）等等当时的巨头手里。中国有长江存储也是2016年后的事情了。


那么NAND  FLASH搞不了，所以只能搞SSD控制器了，也就是SATA接口的NAND控制器。由于大股东在一些渠道还有一些关系，他们也对主控有非常大的需求。


因为NAND FLASH的颗粒价格都非常透明。那个年代，有个词叫做“毛巾里拧水”。NAND颗粒拧不动，只能来降低主控的价格，当时觉得，自己做肯定成本有优势。


国际上做的也不多，这玩意的积累不像机械硬盘，有那么多年的积累。因此，我们就一个新的团队成立了，并且有几个从硅谷来的专家。


从事后的眼光来看，2011年左右，绝对是属于超前的，也就是颠覆式创新的赛道。如果按照现在芯片行业的热潮，不用大老板投资一分钱，直接PR这个颠覆传统行业的机会，就能拿到很多的投资。


当时，市场老大预测说，大约就在2015年，固态盘将全面取代机械硬盘。


现在来看，这预测有点太乐观了。


三


当时市场方面，Marvel Sandforce等等都也在做，并且已经大规模开始出货了。慧荣和群联也在切入这个行业。后来Sandforce最终希捷收购。还有三星，也做SSD主控，来配合原厂的NAND，所以占据了很大的份额。


做个SSD主控有什么困难？ 困难很大！SSD主控的功能主要是两个方面，一个方面是接口转换，就是将SATA转换到FLASH的接口，例如onfi这种。


另一方面，就是做均衡磨损和坏块管理。为什么FLASH需要均衡磨损？NAND虽然具有很多优点，体积小，存取速度快。但是，其最大的问题就是写的次数是有限制的。


NAND FLASH分为几种，分别是SLC，MLC，TLC，QLC集成度越来越高。 SLC闪存擦写次数在10万次左右，MLC大约不到1万次，TLC几千次，而QLC只有1000次。也就是说，这个存储器是有寿命限制的。


所以，均衡磨损是动态的将擦写的操作分担到所有的块上。不要羊毛老搁一头羊薅，擦写也不能老擦一块地方。


木桶理论，芯片的性能取决于短板。这个均衡磨损算法是SSD存储行业的核心技术，但是搞定这个才是这个行业的入门。当时公司就有几个这个方面的专家，把这些技术搞定了，验证效果还不错。


四


那芯片研发出来，市场反馈怎么样？


当时我们团队在做了几款这个芯片，最终其实都卖得差强人意，依靠大股东的渠道，走了一些量。但是远远没有达到最初的预期，就是可以和上面的几家公司掰掰手腕地步。


通过这次芯片研发的经历，我认识到，所谓的“颠覆式”技术在芯片行业是伪命题。


赛道是颠覆性赛道，但是，就是猜中了开头，却没有猜中结局。


一方面，传统的HDD的机械硬盘行业，不是说颠覆就能被颠覆的。传统的机械硬盘其包括价格优势，包括容量的增加，这些都是能大大延长服役周期。


也就是在2020年，TrendFocus的数据显示，SSD在2020年的总出货量为3.3亿块，同比增加20.8%。机械硬盘是2.59亿块，同比减少18%，SSD实现了非常明显的反超。


而我们老大当时预测，2015年就会实现SSD的取代。这个是现实上的一课，基本上晚了5年。就是乐观的估计了能力！


即使像原来预测的一样，2015年实现SSD对HDD的取代，那可能情况会好吗？也不一定！


这个行业竞争非常激烈，不能低估对手。三星，Marvel，群联，慧荣等等都是这个行业大拿，后来国内还有40家公司也切入这个赛道。你能看到，很多人也能看到。


市场只认可：高可靠，高性能和低成本。


除了竞争激烈，SSD的技术发展也是非常之快。


接口方面：从最初的SATA2.0，到后来的Sata3.0，再到PCIe3.0  4.0 5.0 ；


存储颗粒方面：NAND 还有就是从最初的SLC，MLC，TLC，到现在QLC，更新一代的密度都不同。这些对于内部的均衡磨损算法也是非常有影响。同时，三星，英特尔，海力士，东芝等等，不同厂家的NAND的接口也有差异，例如onfi 和toggle，并且也在变化；


工艺方面：也最开始切入时的65nm，到40nm，再到28nm，最后到16nm等等。


看这些变量，没有一个因素是对手不变，等着来被赶超。所有的目标都是一个动态的目标。而原来的设想，按照静态目标来考虑的。就是自己跑，别人都不动。


这种颠覆性的赛道，你能看到，别人也能看到。还有一群早就在这个行业内部盘踞多年的巨头。这些标准在不断演进，基本上，产品研发需要一两年，产品推一阵。回头一看，产品落后了。


五


SSD还没有取代机械硬盘的时候，下一代存储级（SCM）又来了。又要取代SSD。



技术的进步是无穷无尽的。


从历史上来看，NAND取代机械硬盘是一个很漫长的过程，用了十几年，同样其他技术取代NAND也是一个很漫长的过程。即使能够取代，这个过程每年多少量？


这些量那些是根本就不可能的，只有哪些是有可能的？例如像三星这种大厂自己用自己的SSD控制器，这个基本上就不用想了。在这些有可能的数量里面，又能占有多少份额。这些数字算到最后，就会比较冷静地看这个问题。


芯片既是一场马拉松，也要跑赢每一个记时点。


所以，现在国内也有很多公司能够在SSD控制器芯片行业站住脚，获得有一些市场份额，其本身也是非常值得敬佩的，这其中也包括我原来的公司。


六


那“颠覆式”技术这种提法，步子迈得比较大，比较容易扯着那啥！


芯片的迭代也就是工艺优化，性能优化，面积成本优化，功耗优化，架构迭代等等。不要小看这些改进，这些每个方面能够做到极致，都能够在行业立足。


例如海思最早做的手机处理器芯片一样，2012年，华为发布了K3V2，号称是全球最小的四核ARMA9架构处理器。集成GPU，40nm制程工艺，这款芯片得到了华为手机部门的高度重视，直接商用搭载在了华为P6和华为Mate1等产品上面，可谓寄予厚望，要知道当初华为P6是作为旗舰产品定位。但由于其芯片发热过于严重且GPU兼容性太差等，使得该芯片被各大网友所吐槽。


自己设计的芯片，含着泪也要用到自己手机里，被用户一脸嫌弃。


最终在2020左右到麒麟990，9000等等，虽然和高通谁强有争议，但是，已经是可以掰掰手腕了。


Jim Keller被称之为ZEN之父，AMD在他带领下，推出了ZEN之后，业绩节节升高。ZEN相比之前是颠覆性的吗？这个不也是在CPU计算机体系结构的范围内解决问题。


中国台湾的联发科在山寨机时代，也是提供了一套整个的turnkey的解决方案，华强北的小厂根本不用操心如何设计电路，只是在联发科提供的方案上，加上屏幕和电池，用上联发科的手机芯片，就是一个完整的手机；这种方案降低了手机设计的门槛，奠定了山寨机的繁荣时代，也成就了联发科芯片的“山寨机之王“的美誉。


海思也是一样，在海思以前，有很多提供车牌识别的系统软件厂商，都活得不错，海思依据自身的IPCSOC做了智能停车系统，以SDK的形式免费开放，很快就有很多下游厂商跟进，能够一下降低整个行业的门槛，所以芯片就打败了TI等一系列对手，获得市场的认可，这种提供整套的免费的解决方案，一方面自己的方案成为业界主流，另一方面下游厂商降低门槛，又有利可图，那么芯片就是水到渠成的事情了。


还有NVIDIA通过CUDA将GPU的生态圈扩大了。见《芯片设计公司修炼的“四层境界”，中国公司属于哪一层？》


这些都是通过软件生态来促进芯片都的例子，都不是芯片架构本身有什么“颠覆性”的技术或者绝招。


很多时候，功夫在诗外！


七


芯片行业都在讲核心技术！每公司都可以说很多，自己掌握了哪些核心技术。


其实，掌握了核心技术，其实就是获得了入场玩的门票。如果没有这些核心技术，连入场玩的资格也没有。


借用那句话：搞定这个核心技术，九死一生，搞不定，十死无生。



本文来自微信公众号：歪睿老哥（ID：verilog-2001），作者：申墨-歪睿老哥