低功耗方案加固NVMe模组在数据中心的应用趋势

　　威固科技的LDPC纠错码核心完全自主可控，其纠错技术优势主要体现在两方面的研发、设计能力。一方面是研发设计LDPC纠错码。如何设计以及构造性能优异的LDPC校验矩阵是至关重要的一步，这是因为LDPC校验矩阵的设计构造往往决定了LDPC纠错码的纠错性能和编解码算法的实现复杂度，如果校验矩阵设计考虑不周到或设计不好，仅仅靠解码算法很难将错误平层（Error Floor）降低到不影响系统性能的水平，而且会增加LDPC编解码算法的实现复杂度，带来芯片功耗的增加和成本的上升以及系统性能的下降。
　　另一方面是解码算法，低功耗方案加固NVMe模组闪存颗粒随着读写次数增加，错误率会逐渐上升。威固科技的解码算法可以自适应调整解码算法的流程，在最低功耗、最低延时的情况下做到解码成功。
　　基于以上两方面的技术优势，威固主控的纠错于设计之初就从底层原理出发，对矩阵构造和编解码算法都有许多精妙的优化，实现了很多突破。最终纠错能力极强，发生纠错失败从而触发重读的概率很小，同时纠错算法消耗的数据读取延迟短、功耗低。比如从主机发读命令到读取数据，主控的时延只需要10微秒！
　　目前市场上有多家闪存厂商，每家也有很多型号的闪存芯片，每年也推出最新的产品，这就对ECC纠错提出了一个更高难度的任务：能否支持各种各样闪存芯片和未来可能出现的新闪存芯片？如果对闪存芯片支持不好，就将给客户在选择采购闪存芯片时造成了很多限制。
　　威固主控的ECC引擎做成了指令集的形式，可以通过软件程序动态配置，更通用化，能够灵活适配各种闪存颗粒。同样的NAND在不同生命周期的时候，还可以使用不同的LDPC纠错码。比如可以根据寿命改变码长，早期放少一些，后期放多一些。这样使得SSD系统在牺牲少许容量的情况下延长使用寿命。这种能力为更高效的使用SSD系统提供了一个可能，让接近使用寿命的SSD系统继续发挥余热，为使用SSD系统的客户提供了一种新的降低成本避免资源浪费的解决方案。
　　威固科技一直在持续不断的对LDPC纠错码进行研究，对现有的SSD控制器中的LDPC编解码模块，设计了用于未来升级的接口协议。当一个新的性能更好的LDPC码产生出来，可以通过该升级接口协议对现有的SSD控制器的LDPC编解码模块进行升级，使得用户能够及时享受到威固的最新研究成果，延长客户产品的使用周期和寿命。
　　每一个ECC引擎都相当于一个小CPU，几个ECC引擎就相当于多核并行处理器系统。ECC引擎的扩展性非常重要，因为SSD主控的性能不断提升，要求每个ECC核心的性能很强，同时支持多核扩展。威固ECC单核纠错速度可以到32Gbps。即使是PCIe Gen 5的主控，也只需要增加ECC核心，而不用太大改动，芯片研发速度因此可以大大加快。
　　但是ECC引擎多了之后，功耗也会随之升高。以威固科技的PCIe Gen4主控Rainier为例，主要通过以下几种方式，实现目前市场上PCIe主控芯片的最强性能和最低功耗：
　　1.采用先进的12nm工艺，相较于市场上采用28nm工艺的PCIe Gen4的SSD主控，良好控制温度，提高用户体验。；
　　2.在不工作的时候降低或者关闭时钟频率；
　　3.LDPC会有大量的片内存储器访问，导致功耗高。威固主控的内部数据搬移非常少，大幅降低功耗。
　　4.LLR Table的选择也是做了很多优化，不刻意追求高精度。