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。



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。



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。



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。



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。



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。



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!



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。



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