在海量數據的存儲和互動需求面前，無論是SSD的科技反覆運算，還是市場空間的擴展，都將獲得前所未有的速度和空間。 特別是在AI、云計算等科技的加持下，SSD的發展即將迎來全新的階段。

主控晶片和快閃記憶體晶片是SSD的核心，兩者皆取得巨大的進步，但要讓SSD實現持續的進化，還需要兩者之間達成無縫的銜接，而ONFI協定就是實現這一目標的關鍵所在。 8月26日恰逢奎芯科技成立2周年之際，奎芯科技自主研發的ONFI 5.0 PHY IP全力助推SSD步入高算力時代。

ONFI的全面崛起

ONFI協定是一種針對NAND Flash的開放式介面標準，旨在規範化快閃記憶體晶片和控制器之間的通信方式，提高設備的互操作性、可相容性和效能。 ONFI協定主要關注快閃記憶體晶片的讀寫操作，提供了一組通信命令和傳輸模式，以及錯誤檢測和校正等高級功能。 它的目標是使不同廠商生產的快閃記憶體晶片和控制器之間能够進行有效的通信和合作，從而提高設備的可靠性和效能。

作為一種行業標準介面，ONFI具有較强的相容性，可以更好地適應市場需求。 在處理能力方面，ONFI支持高速傳輸，提供更大的頻寬和數據通路，使得SSD能够實現較强的處理能力，為高速應用場景提供更好的支持。 重要的是，快閃記憶體晶片和控制器之間的資料傳輸通過ONFI介面來完成，相比於傳統的IDE或者SATA介面，ONFI介面的傳輸速率更高，可以在更短時間內完成資料傳輸，從而减少了功耗。 而對於企業級應用來說，由於ONFI介面具有更高的傳輸速率和更大的頻寬，囙此支持ONFI介面的SSD一般具備更多的企業級功能，如資料加密、磨損平衡、TRIM等，提供更好的數據可靠性和可管理性。 總之，支持ONFI介面的SSD解決方案具有效能高、能耗低、相容性强、處理能力强、可管理性好等特點和優勢，適合在多種應用場景下使用。

ONFI IP是ONFI協定產品化的體現，主要應用在SSD的主控晶片中。 這是一個非常具有潜力的市場。 據相關資料，2020年全球SSD主控晶片的市場規模約為200億美元左右，到2030年將成長為500多億美元的規模。 主要的供應商中除了三星這樣能同時生產存儲晶片的廠商，更多的是Marvell這樣的協力廠商主控廠商。 對於這些廠商來說，採用經過市場驗證的ONFI IP，將有助於其快速將產品推向市場，從而建立競爭優勢。 並且，由於整個SSD市場都處在快速上升通道中，對ONFI IP的需求將有增無減。

自2006年12月第一版發佈以來，ONFI協定就一直在不停演進。 最新的ONFI 5.x引入了NV-LPDDR4科技，最大介面速率演進到ONFI 5.1的3600Mbps。 為了解决高速介面帶來的巨大信號完整性挑戰，ONFI 5.x除了進一步加強寫校準和VrefQ校準外，還引入了非對稱DQS設計和自我調整等化器設計。 這樣不單能支持更高的資料傳輸速率，還可適用於高頻寬、高容量的閃存解決方案。

當前，市場上主要有ONFI 4.0和ONFI 4.2兩個版本。 隨著SSD市場的不斷擴大，ONFI IP市場也在持續增長。 根據資料統計，ONFI IP市場在2019年的全球市場規模超過了4億美元。 同時，市場上的ONFI主控晶片也不斷湧現，如憶芯、得一微、英韌等公司都已經推出了支持ONFI標準的產品。

而作為新版本，ONFI 5.x的應用市場現時還在逐步拓展中，但已經有一些企業推出了支持該標準的產品，而且SK海力士、美光以及長江存儲等公司新一代NAND閃存將採用ONFI 5.0標準。

完美應對5.x的挑戰

隨著大數據和人工智慧應用的迅速發展，對NAND Flash儲存設備的需求不斷提高，這也給ONIF IP在高速傳輸、更大容量、低功耗，以及可靠性和耐久性幾個方面帶來了挑戰，特別是對數據的處理和存儲都需要更高傳送速率的場景中。

奎芯科技此次推出的ONFI 5.0 IP，不僅僅是IO的速度達到了2400Mbps，同時集成了PLL、PDL以及控制邏輯，可實現gds交付，大幅减少客戶在集成和PR階段的難度和時間。 而在研發出ONFI 5.0 IP後，奎芯科技又緊跟科技最前沿，研發了最新的ONFI 5.1規格的IP，速度高達3600Mbps，而且預研並支持了閃存顆粒即將推出的SCA（Separate Command Address）功能，使得讀寫效率和傳輸速度相對於ONFI 5.0提高了50%以上。

其次，大數據和人工智慧應用產生的數據量越來越大，需要更大容量的記憶體對這些數據進行處理和存儲，囙此ONFI IP需要支持更高的容量和更高的密度，奎芯科技的ONFI IP可以做到支持最大8CE，並同時支持E/W和N/S兩個方向，幫助客戶實現多通道ONFI的應用。

第三，SSD產品的應用場景通常會是高溫且多通道，對ONFI IP的低功耗實現是個巨大的挑戰，奎芯科技基於低功耗的設計可以做到對數位和類比分別開關，同時內寘Power Switch對leakage power也能做到最大的優化。

最後，在可靠性和耐久性方面，奎芯科技的ONFI IP可以實时動態的對數據的延時進行校準，减少了電壓和溫度等環境對數據可靠性帶來的影響。

因為奎芯科技可以針對SSD主控晶片提供一站式的IP解決方案，同時較早的在行業內推出了ONFI 5.0 IP，所以交付時會綜合考慮客戶的特性需求，必要時可定制化開發，助力客戶開發出更有優勢的產品。 而且，已有ONFI 5.1的產品正在交付客戶，能滿足客戶在傳輸速率上的追求，確保客戶能及時推出更有優勢的產品。

在成立之初，奎芯科技就瞄準SSD市場進行開發。 在2022年2月，奎芯科技tape out了PCIe 4.0 PHY IP後，於同年10月份又tape out了ONFI 5.0 PHY IP，並緊鑼密鼓地在2023年2月份和5月份分別tape out了主控與DRAM緩存之間傳輸數據的LPDDR4X以及LPDDR5X PHY IP。

2022年2月，奎芯科技完成T12nm上的PCIe Gen4的tape out，緊接著6月份完成台積電12nm上的USB 3.2的tape out，並在10月份就完成了T12nm上ONFI 5.0的tape out。 現時這三個IP都已經完成回片，並且PCIe Gen4和USB 3.2都已經完成了測試並提供客戶使用，ONFI 5.0在2023年3月份回片後，一周內完成2400Mbps速度的通路測試，現時已經基本上完成所有通路以及不同顆粒類型下的讀寫測試。

此外，早在T12nm ONFI 5.0回片之前，奎芯科技就已經同消費級和企業級SSD主控晶片的設計公司展開了三星8nm上ONFI 5.1的PHY IP合作，預計今年Q3會交付給客戶去流片。 同時，也與業內主流SSD主控晶片設計公司達成合作，定於2023年Q4交付T12nm上的ONFI 5.1 PHY IP。

共建芯生態

隨著科技標準的不斷完善，ONFI已經發展成為一個開放的生態系統，老牌存儲廠商如Intel、Micron、SK Hynix、Western Digital等，以及存儲供應商長存也都是ONFI的支持者。 到目前為止，ONFI生態系統的水准已經比較成熟，各大SSD主控晶片廠商都在自己的SoC中採用ONFI介面去跟存儲顆粒進行資料交換。

當然，也要觀察到ONFI的生態系統仍面臨一些挑戰。 首先，隨著科技的發展，NAND閃存市場變得越來越充滿競爭，ONFI系統需要不斷發展新的科技來滿足市場需求。 其次，面向未來的科技要求，為了保持領先地位，ONFI標準需要不斷進行調整和陞級，以滿足新興應用和科技的要求。 最後，儘管ONFI標準可以提升資料傳輸速度和頻寬，但也需要考慮成本和效率問題，ONFI需要對其晶片和系統設計進行調整和優化，以提高可靠性並確保性價比。

綜合而言，ONFI生態系統需要繼續投入研發以滿足市場需求，同時尋找滿足提高效率、降低成本的技術路線，在面臨著挑戰的同時，也是更大的機遇。

作為ONFI生態的一員，這對奎芯科技也意味著更多的機遇。 未來，其將重點打造基於互聯IP的Chiplet產品和周邊的IP，積極回應全球快速發展的晶片和應用需求。 並且，隨著公司流片的產品陸續進行回片測試，也會積極分享最新的科技進展，與客戶定期展開技術交流，及時同步客戶需求與產品規格，助其在合適的時間導入奎芯的IP； 並積極去拓展其他相關產品類型的客戶，通過可高度定制化來幫助客戶實現產品上的差異化。

奎芯科技現時與多家SSD方案設計公司都保持了密切的聯系，不斷與他們討論未來SSD上ONFI IP的應用需求方向，以進一步提升奎芯科技在ONFI IP的市場競爭力，也為客戶的下一代方案提供更多的選擇和可定制化的方案。