移动设备中的 PCIe NVMe BGA SSD

从历史上看，在移动设备领域，NAND 闪存存储子系统一直处于独特的地位。这是由对微型单 BGA 封装外形尺寸的要求和对极低功耗的需求推动的。

另一个原因是移动系统的集成度极其严格。它需要广泛的互操作性和资格认证会议，将主机平台与每个 NAND 闪存存储设备配对。

对更快、功能更强大的系统的不断推动正在模糊移动设备和主流 PC 的性能要求之间的界限。这促使我们需要开始探索其他解决方案，以实现移动设备技术的下一次飞跃。

在深入讨论这篇文章之前，从我们之前的文章中了解有关移动 NAND 闪存存储演变的一些详细信息是很有趣的。单击下面的横幅。

阅读：移动 NAND 闪存存储的演变

为什么要在手机上安装 PCIe NVMe BGA SSD？

PCIe 总线非常通用，如今它是几乎所有类别设备（包括移动设备）中 CPU 与扩展板、网络、存储和外设之间互连的主要形式。

在移动应用中，PCIe 通常用于连接 CPU 与无线电模块（WIFI、蓝牙、蜂窝调制解调器……）。将其用途扩展到存储设备是一个合理的选择，因为 PCIe 硬件接口已经成为 CPU 开发、测试和鉴定计划的一部分。此外，复制、验证和测试相同的电路（添加多个 PCIe 链路）比投资完全独特的设计元素（例如 UFS 所需的电路）更具成本效益。

硅工艺节点和 NAND 闪存控制器架构的最新进展进一步推动了移动 BGA SSD 的发展。 BGA SSD 现在可以从功耗/性能（瓦/GBps）的角度与 UFS 竞争。更深入地挖掘，我们显然需要质疑为什么移动设备不使用 NVMe BGA SSD。

进化的步伐

让我们看一下 PCIe 和 UFS 共存几年来所支持的发布时间表和数据吞吐量。 PCIe 规范已经实现了可比的数据吞吐量，至少比 UFS 早两代。借助 BGA NVMe SSD，我们的下一代手机速度可提高 3.5 倍。

激进的方法还是产品成熟度？

当新的 UFS 规范发布时，整个移动行业都会争先恐后地开发、生产和鉴定其产品，以赶上下一代旗舰移动设备。第一个供应商开始发放产品样品通常需要不到一年的时间。

考虑对 PCIe 采取类似的激进方法将导致在同一时间范围内性能立即大幅跃升。它甚至可以减少通道（1 通道），这有助于改善主板布线并占用更少的 PCB 面积，这对于如此小型和密集的系统至关重要。如果这种变化发生在 2019 年，我们可能会在 2021 年让具有 1 或 2 通道（3.5 或 7GB/s）的 PCIe Gen5 NVMe BGA SSD 直接与 UFS 3.1（限制为 2GB/s）竞争。

虽然不那么令人兴奋，但同样重要的是，BGA SSD 可以缩短上市时间，因为手机受益于经过测试、批量生产并在各种平台上采用的组件。例如，PCIe Gen3 x2-lanes (1.6GB/s) 规范比 UFS 2.1 (1GB/s) 早 6 年发布，Gen4 x2-lanes (3.5 GB/s) 比 UFS 3.0 (2GB/s) 早 1 年发布。 s）。

开发生产规模

NAND 闪存控制器 IC 包含许多不同的功能块，这些功能块通常称为 IP 块（知识产权块）或简称为 IP。

共享相同接口但针对不同性能层设计的两个闪存控制器可以共享 IP，包括主机接口（PCIe、UFS）和 NAND 闪存 I/O 的高速模拟电路。

BGA SSD 受益于整个 PC 和企业生态系统。例如，用于 PC 的入门级无 DRAM NVMe M.2 SSD 可以简单地重新包装为 BGA SSD。两种 SSD 将共享相同的闪存控制器、大部分固件以及其他一些开发和测试资源。这使得 NVMe BGA SSD 能够从规模经济中受益，从而降低两条产品线的成本并加快上市时间。

进入壁垒

由于移动设备的紧密集成，绝对不存在兼容性问题。主机 CPU 和设备制造商都投入了大量精力，以确保 AVL（批准供应商列表）上列出的所有部件都经过彻底测试并一起合格。

这意味着，一旦行业确定了互连组件的接口，就需要有强有力的理由来证明做出改变的合理性。虽然 PCIe 不是移动设备中存储子系统的正式采用标准，但它已被用于连接其他子系统。这极大地简化了将存储迁移到 PCIe 的过程。

先驱者和期望

在我们之前的文章中，我们提到黑鲨（小米集团成员）是第一个将 NVM BGA SSD 集成到旗舰手机中的公司。当前的手机CPU无法从NVMe启动，因此Phison NVMe BGA SSD（群联 E13T BGA SSD）与 RAID 0 配置中的 UFS 3.1 设备配对。这使得存储子系统几乎实现了 3GB/秒带宽.

在与 BlackShark 合作时，群联能够测试各种其他群联 NVMe SSD，以展示设计重用和更大带宽的潜力。群联电子预计将推出 Gen4x2 BGA 固态硬盘 2022年上半年。

群联致力于在手机应用上支持 BGA SSD，我们对未来的可能性感到兴奋。