移動設備中的 PCIe NVMe BGA SSD

從歷史上看，在移動設備領域，NAND 閃存存儲子系統一直處於獨特的地位。這是由對微型單 BGA 封裝外形尺寸的要求和對極低功耗的需求推動的。

另一個原因是移動系統的集成度極其嚴格。它需要廣泛的互操作性和資格認證會議，將主機平台與每個 NAND 閃存存儲設備配對。

對更快、功能更強大的系統的不斷推動正在模糊移動設備和主流 PC 的性能要求之間的界限。這促使我們需要開始探索其他解決方案，以實現移動設備技術的下一次飛躍。

在深入討論這篇文章之前，從我們之前的文章中了解有關移動 NAND 閃存存儲演變的一些詳細信息是很有趣的。單擊下面的橫幅。

閱讀：移動 NAND 閃存存儲的演變

為什麼要在手機上安裝 PCIe NVMe BGA SSD？

PCIe 總線非常通用，如今它是幾乎所有類別設備（包括移動設備）中 CPU 與擴展板、網絡、存儲和外設之間互連的主要形式。

在移動應用中，PCIe 通常用於連接 CPU 與無線電模塊（WIFI、藍牙、蜂窩調製解調器……）。將其用途擴展到存儲設備是一個合理的選擇，因為 PCIe 硬件接口已經成為 CPU 開發、測試和鑑定計劃的一部分。此外，複製、驗證和測試相同的電路（添加多個 PCIe 鏈路）比投資完全獨特的設計元素（例如 UFS 所需的電路）更具成本效益。

矽工藝節點和 NAND 閃存控制器架構的最新進展進一步推動了移動 BGA SSD 的發展。 BGA SSD 現在可以從功耗/性能（瓦/GBps）的角度與 UFS 競爭。更深入地挖掘，我們顯然需要質疑為什麼移動設備不使用 NVMe BGA SSD。

進化的步伐

讓我們看一下 PCIe 和 UFS 共存幾年來所支持的發佈時間表和數據吞吐量。 PCIe 規範已經實現了可比的數據吞吐量，至少比 UFS 早兩代。借助 BGA NVMe SSD，我們的下一代手機速度可提高 3.5 倍。

激進的方法還是產品成熟度？

當新的 UFS 規範發佈時，整個移動行業都會爭先恐後地開發、生產和鑑定其產品，以趕上下一代旗艦移動設備。第一個供應商開始發放產品樣品通常需要不到一年的時間。

考慮對 PCIe 採取類似的激進方法將導致在同一時間範圍內性能立即大幅躍升。它甚至可以減少通道（1 通道），這有助於改善主板佈線並佔用更少的 PCB 面積，這對於如此小型和密集的系統至關重要。如果這種變化發生在 2019 年，我們可能會在 2021 年讓具有 1 或 2 通道（3.5 或 7GB/s）的 PCIe Gen5 NVMe BGA SSD 直接與 UFS 3.1（限制為 2GB/s）競爭。

雖然不那麼令人興奮，但同樣重要的是，BGA SSD 可以縮短上市時間，因為手機受益於經過測試、批量生產並在各種平台上採用的組件。例如，PCIe Gen3 x2-lanes (1.6GB/s) 規範比 UFS 2.1 (1GB/s) 早 6 年發布，Gen4 x2-lanes (3.5 GB/s) 比 UFS 3.0 (2GB/s) 早 1 年發布。 s）。

開發生產規模

NAND 閃存控制器 IC 包含許多不同的功能塊，這些功能塊通常稱為 IP 塊（知識產權塊）或簡稱為 IP。

共享相同接口但針對不同性能層設計的兩個閃存控制器可以共享 IP，包括主機接口（PCIe、UFS）和 NAND 閃存 I/O 的高速模擬電路。

BGA SSD 受益於整個 PC 和企業生態系統。例如，用於 PC 的入門級無 DRAM NVMe M.2 SSD 可以簡單地重新包裝為 BGA SSD。兩種 SSD 將共享相同的閃存控制器、大部分固件以及其他一些開發和測試資源。這使得 NVMe BGA SSD 能夠從規模經濟中受益，從而降低兩條產品線的成本並加快上市時間。

進入壁壘

由於移動設備的緊密集成，絕對不存在兼容性問題。主機 CPU 和設備製造商都投入了大量精力，以確保 AVL（批准供應商列表）上列出的所有部件都經過徹底測試並一起合格。

這意味著，一旦行業確定了互連組件的接口，就需要有強有力的理由來證明做出改變的合理性。雖然 PCIe 不是移動設備中存儲子系統的正式採用標準，但它已被用於連接其他子系統。這極大地簡化了將存儲遷移到 PCIe 的過程。

先驅者和期望

在我們之前的文章中，我們提到黑鯊（小米集團成員）是第一個將 NVM BGA SSD 集成到旗艦手機中的公司。當前的手機CPU無法從NVMe啟動，因此Phison NVMe BGA SSD（群聯 E13T BGA SSD）與 RAID 0 配置中的 UFS 3.1 設備配對。這使得存儲子系統幾乎實現了 3GB/秒帶寬.

在與 BlackShark 合作時，群聯能夠測試各種其他群聯 NVMe SSD，以展示設計重用和更大帶寬的潛力。群聯電子預計將推出 Gen4x2 BGA 固態硬盤 2022年上半年。

群聯致力於在手機應用上支持 BGA SSD，我們對未來的可能性感到興奮。