Контроллеры SSD

Мы уже разбирались, что такое SSD-накопители, выяснили, каких форм-факторов они бывают, бросили взгляд на типы применяемой NAND-памяти. Все это полезно, если планируется приобретение твердотельного диска, но не менее важным служит то, кто, собственно, управляет работой накопителя. Как у всего компьютера есть процессор, так и функционирование SSD-диска обеспечивается контроллером, установленным в нем. Именно от него во многом зависят характеристики накопителя и то, насколько оправданной будет покупка. Про то, как работают контроллеры, рассказано в другом материале, а сейчас поговорим про то, кто их сейчас делает и что они могут.

• Контроллер – зачем нужен
• ASolid Technology
• JMicron
• Hyperstone
• Marvell
  • SATA
  • PCIe 3.0
  • PCIe 4.0
  • PCIe 5.0
• InnoGrit
  • PCIe 3.0
  • PCIe 4.0
• Maxiotek
  • SATA
  • PCIe 3.0
• SandForce
• Silicon Motion
  • SATA
  • PCIe 3.0
  • PCIe 4.0
• Phison
  • SATA
  • PCIe 3.0
  • PCIe 4.0
  • PCIe 5.0
• Realtek
• RayMX
• Starblaze
• Samsung
• Toshiba (Indilinx)
• VIA Technologies
  • SATA
  • PCIe
• YEESTOR
  • SATA
  • PCIe 3.0
  • PCIe 5.0
• Заключение. Контроллеры SSD – какие лучше?

Контроллер – зачем нужен

Он обеспечивает обмен данными с шиной (SATA или PCIe), а также управляет операциями записи/чтения в ячейки памяти, контролирует состояние ячеек, выполняет их обслуживание и прочую вспомогательную работу. От того, насколько эффективно он этим занимается, и зависит быстродействие всего накопителя. Управляет работой специальная программа, зашитая в контроллер, и многие производители регулярно выпускают ее обновления, устраняющие найденные ошибки, оптимизирующие работу.

Производителей этих управляющих работой процессоров существенно меньше брендов, под которыми выпускаются SSD-накопители. Есть определенная дифференциация этих производителей, часть которых априори относится к тем, кто выпускает премиумную продукцию, и те, чьи контроллеры обычно используются в бюджетных накопителях. Тем не менее, ничто не вечно, и быстродействующие решения можно найти даже у тех разработчиков, которые, казалось бы, вполне комфортно чувствуют себя в качестве поставщика решений для дешевых дисков.

Различаются и способы работы с клиентами. Дело в том, что, например, компания Marvell может поставлять свои контроллеры без прошивки, или требуется ее серьезная доработка. Задача по ее созданию ложится на производителя SSD-дисков, а дело это непростое, поэтому по силам только серьезным компаниям, например, Crucial, Plextor и т. п.

Совсем другое дело – компания Phison. Она предлагает уже готовые решения в виде контроллера с прошивкой, платы, микросхем памяти и даже корпуса. По сути, остается только наклеить этикетку со своим брендом и выпустить «произведенный» SSD на рынок. Собственно, этим и объясняется наличие таких производителей, как «Smartbuy», «GOODRAM» и прочих.

Впрочем, даже известные компании не гнушаются идти подобным путем, правда, имея солидные инженерно-программистские возможности – дорабатывают или полностью переделывают прошивки самостоятельно. Характерный пример – компании Intel и Plextor, которые использовали контроллер Silicon Motion SM2258, типичного представителя решений для бюджетных накопителей. Использовав эталонный вариант поставки, в Intel выпустили модель 540s, уже «отметившуюся» унылой производительностью и стабильно занимающую последние места в различных тестированиях.

Совсем не так поступил Plextor в своём накопителе S2C, тестирование которого на надежность я проводил. Была полностью переписана микропрограмма. Результат виден невооруженным глазом. Конечно, в лидеры диск не вырвался, не стоит надеяться на чудо, но из контроллера удалось выжать заметно больше.

Давайте посмотрим, чьи контроллеры можно встретить в тех SSD-накопителях, которые доступны на рынке,а так же те, которых уже нет с нами. Или которые так и не добрались до прилавков.

ASolid Technology

Компания ASolid Technology Co. Ltd основана в 2008 году на Тайване. Как утверждается на официальном сайте, является одним из ведущих разработчиков контроллеров для SD/microSD карт, USB флешек, eMMC и SSD. Вот по поводу последнего есть сомнения, т. к. контроллер для интерфейса SATA успешно определяется и перепрошивается утилитами компании Phison.

Хотя не всегда, что не мешает думать, что это не оригинальная разработка, а перемаркировка чипов других производителей, в частности, Phison и, скорее всего, Silicon Motion.

Производятся всего две модели контроллеров, для SATA и PCIe 3.0 x4.

 
Контроллер AS2258 можно встретить в дешевых SSD, в том числе с алиэкспресса. Они использовались в накопителях AMD R5, QUMO, Reeinno, Kingdian и ряде других.

JMicron

Один из старейших производителей, в свое время «отметившийся» неудачными моделями, чем серьезно повредил своей репутации. С тех пор сумел поправить ситуацию, выпустив вполне удачные версии контроллеров. В данный момент моделей SSD с использованием JMicron мало, учитывая наличие серьезных альтернатив. Все существующие на данный момент контроллеры предназначены для работы с шиной SATA. О поддержке более скоростной PCIe ничего конкретного не слышно.

Тем не менее, можно встретить накопители на следующих контроллерах:

• • • • JMF667H. Устаревшая модель, найти которую сейчас уже нельзя.
      • JMF670H. Все еще встречающийся контроллер, являющийся обновлением предыдущего. В основе – одноядерный процессор ARM968 с архитектурой ARM9. Максимальная емкость накопителя – 512 ГБ. На его основе, например, существует ADATA XPG SX930. Это явно бюджетное решение, которое соперничать может разве что с Silicon Motion SM2246EN и Phison S10. Проблема заключается в том, что в недорогих SSD все активнее применяется память TLC, а вот именно с этим типом контроллер работать не умеет. Связано это с тем, что для работы с памятью TLC требуются продвинутые алгоритмы коррекции ошибок, а этот контроллер похвастаться ими не может. Зато с поддержкой памяти MLC проблем нет. Тем не менее, это уже устаревшая модель.
      • JMF680H. Обещанное обновление контроллера, в котором должна появиться поддержка TLC памяти и максимальная емкость накопителя должна составлять 2 ТБ. К сожалению, хотя первоначально планировалось выпустить JMF680H еще год назад, до сих пор его нет.

Hyperstone

Компания была основана в 1990 году в Германии, где и находится штаб-квартира, и где выполняются все разработки. Своих фабрик Hyperstone не имеет и размещает заказы у сторонних фирм.

У этого производителя всего одна модель контроллера под шину SATA. Он предназначен для промышленных накопителей, в том числе в форм-факторе M.2, U.2, MO-297 и MO-300.

Marvell

Компания Marvell – один из старейших производителей контроллеров, предлагающий целый ряд моделей. Это отнюдь не бюджетные модели, и накопители, выпускаемые на базе этого контроллера, претендуют как минимум на место в классе средне- и высокопроизводительных моделей.

Возможность внести изменения в исходную прошивку позволяет разработчикам добиваться разных результатов при том, что конфигурация накопителей схожая. Что и отражают многочисленные тесты. В целом наличие контроллера Marvell уже само по себе подразумевает достойный уровень производительности.

SATA

Для этой шины существуют следующие модели:

• 88SS9187. Уже устаревающая модель, SSD c которой, тем не менее, еще можно найти в продаже, например, Plextor M6 Pro. Используются 8 каналов и, в целом, на его основе изготавливались весьма производительные накопители.
• 88SS1074. Это двухъядерный (процессор ARMv5, частота работы 400 МГц) четырехканальный контроллер, который поддерживает все современные типы памяти, включая 3D NAND. Сам производитель ориентирует свои решения для накопителей среднего класса. За счет уменьшения количества ядер и снижения производительности удалось снизить стоимость контроллера. Поддерживается шина SATA.
• 88NV1120. Двухъядерный (используются процессор ARM на ядре Cortex R5) контроллер, ориентированный на применение в накопителях бюджетного класса. Это вполне удачная попытка соперничать с дешевыми решениями от Silicon Motion и Phison. Не поддерживается использование микросхемы буферной памяти (как сейчас называют DRAM-less контроллеры).

PCIe 3.0

Модели контроллеров:

• 88NV1140. Поддерживается шина PCIe Gen3x1. На данный момент эта модификация не предлагается.
• 88NV1160. Поддерживается шина PCIe Gen3x2.
• 88SS1093. Новый контроллер для шины PCIe, первый у компании Marvell, поддерживающий протокол NVMe версии 1.1b. Используются три ядра (процессоры ARM на ядре Cortex R5) и 8 каналов. Ориентирован для высокопроизводительных накопителей, что, собственно, и показывают появляющиеся на его базе модели. Наличие температурного датчика, похоже, сделано не только для удобства. Контроллер получился довольно горячим, что подтверждается, например, накопителем Plextor M8PeGN (в форм-факторе M.2) имеющим склонность к перегреву и троттлингу, чем, собственно, и заведует термодатчик.
• 88SS1092. Совсем недавно анонсированный контроллер, являющийся вторым поколением с поддержкой протокола NVMe. Из заметных отличий, которые можно найти в спецификации, только увеличенный объем поддерживаемой памяти (DDR3, DDR4, LPDDR2 и LPDDR3) до 8 ГБ. В предыдущем 88SS1093 это значение составляло 2 ГБ.
• 88SS1084. Данный контроллер предназначен для высокопроизводительных накопителей. Здесь 4 ядра Cortex-R5, для связи с NAND используется 4 канала. Максимальный объем DRAM составляет 4 ГБ. Контроллер предназначен для работы в том числе с 96-слойной TLC NAND, а также с QLC памятью.
• 88SS1100. Основное отличие от предыдущего – наличие 8 каналов для связи с чипами NAND и чуть больший размер кристалла.
• 88SS1098. Однопортовый контроллер, имеющий 4 ядра Cortex-R5 и 8 каналов связи с NAND. Реализовано новое, 4-е поколения технологии коррекции ошибок NANDEdge LDPC, что позволяет работать как с чипами 3D NAND TLC, так и QLC. Максимальный объем кэширующей DRAM составляет 8 ГБ, а емкость накопителя может доходить до 8 ТБ.
• 88SS1088. Двухпортовый контроллер отличается от предыдущего тем, что тут два блока по 4 ядра Cortex-R5, что позволяет получить 16 каналов связи с NAND. Максимальный объем DRAM составляет 16 ГБ. Контроллер позволяет производить SSD накопители с емкостью до 16 ТБ разных форм-факторов – M.2, U2, NGSFF, EDSFF и других, включая встроенные решения.

PCIe 4.0

Модели для новой версии интерфейса PCIe 4.0, анонсированные в начале августа 2019 года. В семейство 88SS132x входят три модификации:

• 88SS1321. Все контроллеры семейства трехъядерные, использующие процессоры Cortex R5, выполнены по 12-нм техпроцессу. Данная модификация предназначена для SSD с поддержкой буферной DRAM объемом до 8 ГБ.
• 88SS1322. DRAM-less модификация предыдущей модели.
• 88SS1323. Упрощенная модификация, использующая только 2 линии PCIe 4.0 или PCIe 3.0. Кэширующая DRAM не поддерживается.

PCIe 5.0

В конце мая 2021 года компания объявила о выпуске первых в мире контроллеров под накопители с интерфейсом PCIe 5.0 семейства Bravera SC5. На данный момент это перспективный интерфейс, который ожидается с выходом будущих процессоров. Насколько я знаю, пока что накопителей под столь скоростную шину еще нет.

Производитель пока предлагает две модификации своего контроллера:

• MV-SS1331. Младшая модификация. Используются 10 процессорных ядер - ARM Cortex-R8 и Cortex-M7 плюс дополнительное ядро Cortex-M3. Поддерживается работа с DRAM4 и LPDRAM4x с частотами 2 100 МГц/4 266 МГц. Данная модификация имеет 8 каналов для связи с чипами NAND
• MV-SS1333. Старшая версия мало отличается от младшей. По сути, только увеличено вдвое количество каналов NAND и чуть возросло потребление энергии. Для обоих версий заявлена поддержка чипов памяти от SLC до QLC любого производителя.

InnoGrit

Компания недавно образована бывшим техническим директором Marvell Technology Зининг Ву (Zining Wu) и рядом специалистов, перешедших в InnoGrit. Наверняка контроллеры будут иметь много общего с марвелловскими. По крайней мере на первых порах. Как бы то ни было, имеем еще одного производителя.

На данный момент SSD с контроллерами этой компании - это Acer FA100, ADATA XPG Gammix S70, PLEXTOR M10P, Patriot Viper VP4300.

PCIe 3.0

Выпускаются две модели недорогих контролеров под шину PCIe 3.0:

• Shasta (IG5208). Контроллер для бюджетных SSD с поддержкой интерфейса PCIe 3.0 x2. Не используется DRAM для кэширования, применяется технология HMB.
• Shasta+ (IG5216). Еще одна DRAM-less модель, но уже под шину PCIe 3.0 x4.

PCIe 4.0

Есть модели и под новую шину 4-го поколения. Представлены три модели контроллеров:

• Rainier (IG5236). Восьмиканальный контроллер с поддержкой кэширующей DRAM емкостью до 8 ГБ и с шиной данных в конфигурациях 32+8 бит или 32 бита.
• RainierQX (IG5220). DRAM-less контроллер с четырьмя каналами доступа к чипам NAND.
• RainierQ (IG5221). Модификация предыдущей модели с поддержкой DRAM емкостью до 8 ГБ и с 16-битной шиной данных.

Maxiotek

Этот производитель известен прежде всего своими контроллерами для бюджетных накопителей. Звезд с неба не хватает, но для дешевых SSD - почему бы и нет? Производитель использует собственные алгоритмы коррекции ошибок (ECC) AgileECC.

Предлагаются контроллеры как для интерфейса SATA, так и PCIe, хотя пока что поддержки 4-й версии скоростного интерфейса пока нет.

SATA

Известны две модели, вернее, две модификации контроллера:

• MK8113. Четырехканальный контроллер использует кэширующую DRAM.
• MK8115. Вариант предыдущего без использования отдельной микросхемы для кэша.
• MAS0901-C. Более свежая модель с поддержкой кэширования.
• MAS0902. DRAM-less модификация предыдущей модели. Поддержка алгоритма коррекции ошибок AgileECC 2.
• MAS1102-C. Еще одна модель без поддержки кэширующей DRAM. Используется алгоритм AgileECC 3.

PCIe 3.0

Хотя производитель и бюджетный, но решения для накопителей с интерфейсом PCIe у него тоже имеются. Система коррекции ошибок - AgileECC.

Это четыре модели контроллеров:

• MAP1001-C. Самая производительная модель с 8 каналами доступа к чипам NAND. Имеется поддержка кэширующей DRAM.
• MAP1003-C. Более доступная модификация, также с поддержкой DRAM, но только с четырьмя каналами доступа к NAND.
• MAP1002-C. Самая простая 4-канальная DRAM-less версия.
• MAP1202-C. Обновленная версия контроллера с 3-й версией AgileECC.

SandForce (LSI)

Также один из старейших и уважаемых производителей, о котором, к сожалению, давно толком ничего не слышно. Даже те производители SSD-накопителей, которые традиционно отдавали предпочтение контроллерам SandForce, перешли на использование альтернативных решений. Ожидание выхода новых моделей контроллеров уже слишком затянулось. Тем не менее, до сих пор можно найти в продаже накопители на довольно старом, но все еще актуальном контроллере SF-2281. Например, Kingston HyperX FURY.

В настоящее время SandForce стала собственностью компании Seagate, которая начала производство собственных контроллеров для накопителей своего производства.

Silicon Motion

Контроллеры этого бренда прежде всего ассоциируются с накопителями бюджетного или среднего класса. Тем не менее, регулярно обновляется линейка контроллеров, в последней модели появилась поддержка шины PCIe и протокола NVMe, что позволяет говорить о возможности использования моделей контроллеров в дорогих SSD.

Компания Silicon Motion поставляет не только собственно контроллеры, но и весь набор, чтобы начать выпускать SSD-диски. Поэтому многочисленные накопители доселе неизвестных компаний, да и те, на которых стоит известный в компьютерном мире бренд, использующие начинку от Silicon Motion, по сути, ничем, кроме этикеток, не отличаются.

SATA

В настоящее время можно найти SSD-диски на следующих контроллерах:

• SM2256. Довольно удачный 4-канальный контроллер, поддерживающий шину SATA. В настоящее время является уже устаревшим и используется все реже.
• SM2258. Обновленная модель для шины SATA. Популярное решение для SSD-накопителей начального уровня. Больших отличий от предыдущего нет, за исключением более качественной поддержки памяти 3D TLC NAND, новых алгоритмов SLC-кэширования и еще ряда мелких улучшений. Тем не менее, множество моделей бюджетных накопителей построено на базе этого контроллера.
• SM2258XT. Модификация предыдущего, в котором отсутствует возможность использования кэширующей DRAM.
• SM2259. Более свежая версия контроллера для мэйнстримовских накопителей. Используется пониженное напряжение питания VCCQ. Если в предыдущих это были уровни 3.3/1.8 В, то теперь это 1.8/1.2 В. Имеется поддержка кэширующей DRAM и может использоваться с NAND TLC или QLC.
• SM2259XT. Версия предыдущего без DRAM.
• SM2271. Восьмиканальный высокопроизводительный контроллер позволяет выпускать накопители емкостью до 16 ТБ для корпоративного рынка. Чипы NAND памяти могут быть как TLC, так и QLC.

PCIe 3.0

В сегменте более производительных контроллеров для шины PCIe имеются следующие модели контроллеров:

• SM2260. Более скоростная шина потребовала изменений в архитектуре контроллера, что вылилось в применение двухъядерного процессора с 8 потоками. Такая конфигурация выглядит довольно слабой на фоне трех и более ядер в контроллерах других компаний, но и ориентированность решений Silicon Motion распространяется на нижний сегмент твердотельных накопителей с поддержкой этой шины.
• SM2261XT. Контроллер предназначен для работы с накопителями, использующими две линии PCIe 3.0. Буферная DRAM не используется.
• SM2263EN. Двухъядерный четырехканальный контроллер построен на ARM Cortex. Поддерживается протокол NVMe 1.3. Этот контроллер ориентирован не накопители начального уровня.
• SM2263XT. Аналог предыдущего с той лишь разницей, что кэширующая DRAM не используется.
• SM2262EN. Более производительная модель с 8 каналами доступа к NAND. Используется внешняя микросхема DRAM. В отличие от предыдущих, разрядность доступа к кэширующей ОЗУ может быть как 16, так и 32 бита. Улучшены скоростные показатели.
• SM2265. Эксклюзивная модель, выпущенная для накопителей Intel, в частности, для Intel SSD 670p. Информации по нему мало, но судя по всему, это упрощенная модификация SM2267.
• SM2270. Высокопроизводительная модель, позволяющая использовать 8 линий PCIe. Используется три ядра ARM Cortex R5. Для доступа к NAND есть 16 каналов. Контроллер ориентируется на использование в корпоративной среде, в честности, в датацентрах. Внешняя DRAM может достигать емкости 16 ГБ, доступ – 32-битный. Накопители на этом контроллере могут достигать емкости до 16 ТБ.

PCIe 4.0

Наконец дошло дело и до новейшей на данный момент версии интерфейса PCIe. Итак, анонсированы следующие модели:

• SM2267XT. Контроллер для бюджетных накопителей. Используются два ядра Cortex R5, изготовленные по 28-нм техпроцессу, имеются 4 канала по 4 чипа на каждом со скоростью передачи 1 200 МТ/с. Буферная DRAM не применяется, т. е. это DRAM-less конфигурация.
• SM2267. Версия предыдущего с использованием DRAM и удвоенным количеством чипов на канал
• SM2264. На данный момент флагманский контроллер. Изготавливается по 12-нм техпроцессу, использует 4 ядра ARM Cortex R8, доступ к NAND осуществляется по 8 каналам с пропускной способностью 1 600 МТ/с каждый. Предназначен для высокопроизводительных моделей SSD.
• SM2269XT. Самый свежий на данный момент (сентябрь 2022 года) контроллер. DRAM-less модель под интерфейс PCIe 4.0 x4. В основе лежит двухъядерный процессор ARM Cortex R8, изготовленный по 12 нм техпроцессу. Данная модель видится как упрощенная версия контроллера SM2264 для более доступных накопителей.
• SM2268XT. Обновленная модель DRAM-less контроллера с поддержкой NVMe 2.0. Базируется на двухъядерном CPU ARM Cortex R8.

Phison

Еще один производитель «из молодых». Бюджетность контроллеров этой компании всегда была очевидна. SandForce, Marvell и иже с ними всегда играли в другой лиге. И все же то, что предлагает компания, заслуживает внимания, тем более, что есть интересные решения. Под брендом Phison поставляется еще и память, на самом деле, производимая Toshiba (OCZ), с которой налажено тесное сотрудничество.

SATA

В накопителях с этим интерфейсом можно найти следующий контроллеры:

• PS3108-S8. Уже отжившая свой век 8-канальная модель для шины SATA. Тем не менее, еще можно найти в некоторых моделях бюджетных SSD-дисков.
• PS3110-S10. Популярный 4-ядерный контроллер с 8 потоками. Совокупность качеств позволяет уже соперничать с доселе недостижимыми конкурентами. Весьма интересная модель для недорогих накопителей, при этом показывающих производительность скорее на среднем уровне, что как-то не позволяет по этому параметру относить к бюджетным решениям. От репутации производителя самых дешевых и самых медленных контроллеров компания постепенно уходит.
• PS3111-S11. Более дешевая модификация предыдущей модели, в которой установлен одноядерный процессор. Это тоже весьма интересное решение, на базе которого получаются весьма неплохие накопители для повседневного использования без высокой нагрузки на дисковую подсистему. Можно сказать, это более чем крепкий бюджетник, с замашками на производительность, которая приближается к среднему классу. Учитывая низкую стоимость, привлекательность становится еще выше.
• PS3112-S12. Развитие модели S10. Максимальная емкость SSD может составлять 8 ТБ. Для доступа к NAND используются 8 каналов.
• PS3113-S13T. Свежая модель, информации по которому еще мало, и по мере появления будет уточнена. Максимальный объем накопителя составляет 2 ТБ. Судя по всему, это наследник DRAM-less модели S11.
• PS3117-S17T. Еще одна перспективная модель, вся информация, на данный момент, о котором на сайте укладывается в надпись "coming soon". Заявлена максимальная емкость накопителя в 4 ТБ, скорость записи ниже, чем у PS3112-S12. Можно предположить, что это будет DRAM-less версия. Ждем более подробной инфы.

PCIe 3.0

• PS5007-E7. 4-ядерный, 8-канальный контроллер под шину PCIe и поддерживающий протокол NVMe версии 1.2. Построенные на его основе такие SSD, как Corsair Force MP500 или Patriot Hellfire M.2, показывают более чем достойные результаты. Заявлена поддержка всех видов памяти. Между анонсом и реальным выходом на рынок прошло довольно много времени, которое было потрачено на отладку микропрограммы. В целом, в полку производительных решений для шины PCIe прибыло.
• PS5008-E8/E8T. Урезанная версия предыдущего контроллера, использующая только 2 линии PCIe. Кстати, попадалась информация, что данный контроллер планирует использовать Intel в своем SSD 600p, в котором на данный момент устанавливается Silicon Motion SM2260. Из доступных 8 каналов в этой модели диска используются только 6 из-за особенностей применяемых микросхем памяти. Этот SSD стал печально известен своей унылой производительностью, на уровне средних моделей, использующих шину SATA, хотя 600p – это SSD, работающий на шине PCIe. С контроллером от Phison удалось удвоить скорость последовательного чтения.
• PS5012-E12. Контроллер для массового рынка с поддержкой NAND TLC и QLC. Установлен двухядерный ARM процессор, для связи с чипами памяти имеется 8 каналов.
• PS5012-E12C. Упрощенная версия предыдущей модели с урезанным вдвое количеством каналов доступа к NAND.
• PS5013-E13T. DRAM-less версия контроллера PS5012.
• PS5015-E15T.  Свежая версия четырехканального одноядерного DRAM-less контроллера. 

PCIe 4.0

С выходом чипсета AMD X570, первого, в котором появилась поддержка новой, 4-й версии интерфейса PCI-E, стали выходить и устройства под эту шину. По сути, основными "потребителями" нового поколения PCI-E являются SSD накопители, и первые модели снабжены контроллерами именно этого производителя, т. е. Phison. Конечно, новые видеокарты также предназначены для PCIe 4.0, нор откровенно говоря, даже 3.0 им вполне достаточно.

На данный момент предлагаются следующие модели контроллеров:

• PS5016-E16. Вслед за анонсом первых материнских плат с интерфейсом PCIe версии 4.0 последовали анонсы накопителей, поддерживающих эту новую шину. В частности, прототипы будущих SSD показали Corsair, GIGABYTE, PNY. Контроллер содержит два ядра ARM Cortex5, а также используется DRAM DDR4 в качестве кэша. По сути, это модернизация контроллера PS5012-E12 под новый интерфейс.
• PS5018-E18.Судя по характеристикам, именно этот контроллер можно назвать не модернизацией, и разработкой именно под PCIe 4-го поколения. Ядер ARM Cortex5 тут три, да и выпускается этот контроллер по техпроцессу 12 нм, в то время как остальные довольствуются более старым 28 нм.
• PS5019-E19. Еще одна модель для PCIe 4.0 - облегченная DRAM-less версия контролера PS5016. Это одноядерный чип без поддержки кэширующей микросхемы DRAM. Ориентирован на использование в бюджетных моделях накопителей. Скоростные показатели лишь немногим превышают возможности интерфейса PCIe 3.0.
• PS5021-E21T. Новый контроллер, представленный в начале 2022 года. Это безбуферная (DRAM-less) модель для недорогих накопителей. Используется одноядерный процессор Arm Cortex-R5.
• PS5025-E25. Новый контроллер с поддержкой буферной DRAM. Используется двухъядерный процессор Arm Cortex-R5, выполненный по 12-нм техпроцессу.

PCIe 5.0

Появилась предварительная информация о новом контроллере PS5026-E26 под шину PCIe 5-й версии, выпуск которого намечен на 2022 год. Пока что информации о нем почти никакой, известно только, что в нем используется выпускаемый по 12-нм техпроцессу процессор ARM R5 с архитектурой CoXProcessor 2.0, а точнее, используются два ядра ARM Cortex-R5 и три фирменных CoXProcessor.

Будет использоваться двойной порт PCIe, а также поддержка SR-IOV, ZNS и других функций. Контроллер может использоваться с последней версией ONFI 5.x., Toggle 5.x.

Realtek

Этот производитель сравнительно недавно появился на рынке контроллеров для SSD. Предлагается несколько моделей, как действующих, так и перспективных, анонсированных совсем недавно, летом 2019 года. Будучи известным как производитель аудиопроцессоров, в Realtek решили заняться и накопителями.

Информации о том, что за процессорные ядра и в каком количестве используются в контроллерах, я не нашел, но попадалась информация, что Realtek использует "ядра собственной разработки".

В настоящее время эти контроллеры можно найти,в частности, в SSD производства AData, хотя их можно встретить и в безродных китайских накопителях, например, в Reeinno R3S3, который выступил вполне достойно в ресурсном тестировании.

Так, в упомянутом "китайце" установлен контроллер Realtek RTS5732DLQ - DRAM-less версия для накопителей с SATA интерфейсом. Это самый что ни на есть бюджетный вариант, и производительность, в частности, у накопителя Reeinno ST240GB R3S3, соответствующая.

Уже используются, или только готовятся к массовому применению контроллеры, предназначенные для более производительных моделей SSD. Это:

• RTS5760. DRAM-less модель для интерфейса PCIe 3.0 x2. Он встречается, в частности, в накопителе AData XPG SX6000.
• RTS5762. 8-канальный контроллер под шину PCIe 3.0 x4. Присутствует поддержка протокола NVMe 1.3 и кэширующей DRAM.
• RTS5763DL. 4-канальный DRAM-less контроллер под интерфейс PCIe 3.0 x4.
• RTS5771. Перспективная модель под шину PCIe версии 4.0. Это 8-канальный контроллер с использованием кэширующей DRAM.
• RTS5765DL. Как и полагается, буквы "DL" в маркировке указывают на то, что данный контроллер лишен возможности использования DRAM в качестве кэша. Для доступа к NAND используется 4 канала.

RayMX

Данный производитель контроллеров мне в SSD не попадался. Информации о нем мало, и считается, что это дочерняя компания Realtek. Выпускаются несколько моделей контроллеров, среди которых только один для SATA устройств.

Технической информацией о возможностях контроллеров производитель почти не делится, так что в таблице то, что можно найти на их официальном (?) сайте.

Starblaze

Честно говоря, название это производителя мне не говорит почти ничего, но не суть. Важно то, что он выпускает контроллеры для SSD в виде двух моделей:

 
Мне этот контроллер попался в SSD Asgard AN3+ RED, и какие то недостатки выявить не удалось. Возможно, из-за используемой медленной NAND. Тем не менее, заявленные характеристики были подтверждены.

Схема контроллера STAR1000:

Схема контроллера STAR1000P:

Сколько ядер ARC HS38 используется в контроллерах - мне пока узнать не удалось.

Samsung

Компания имеет все ресурсы производить все необходимое самостоятельно. Тот факт, что именно Samsung сумела первой выпустить память 3D NAND и соответствующие высокопроизводительные контроллеры, во многом определило то, что накопители именно этого бренда часто рассматриваются как цель, которую все остальные стремятся достичь.

Контроллер Polaris имеет 5 ядер с архитектурой ARM, причем 1 ядро занимается обеспечением обмена между шиной PCIe и контроллером. Диски Samsung не являются дешевыми, но и быстродействие у них соответствующее.

Модель Phoenix - это обновление контроллера Polaris . Количество ядер используемого процессора осталось тем же, но тактовая частота увеличилась. Здесь те же 8 каналов связи с NAND.

Toshiba (Indilinx)

С контроллерами тут история занятная. В свои накопители, а также те, которые выпускаются под брендом «OCZ», устанавливаются собственные контроллеры, которыми являются модифицированные решения от Marvell, Phison или SandForce, хотя в свое время в состав Toshiba вошла компания Indilinx.

Учитывая серьезные технологические возможности компании, доработанные контроллеры других компаний (новые прошивки, сочетание с собственной же памятью), позволяют получать весьма достойные результаты. Выпускаемые под собственным брендом накопители (Toshiba или OCZ, что, суть, одно и то же), неизбежно оказываются в числе лучших в своих классах.

VIA Technologies

Этот производителен интересен разве что для статистики. На мероприятии "Flash Memory Summit" в 2016 году были представлены перспективные, на тот момент, модели контроллеров второго поколения.

Использовались ли эти контроллеры в каких-либо коммерческих моделях SSD - ответить не готов. Подозреваю, что далее тестовых образцов дело не продвинулось и в реальности контроллеры этого производителя нигде не устанавливались.

SATA

В 2016 году был представлен контроллер уже второго поколения, VT6735, в котором появилась поддержка чипов NAND TLC:

• VT6730. Контроллер имел поддержку кэширующей DRAM и предназначался для работы с MLC NAND как планарной, так и выполненной по технологии 3D. Чип использовал технологию коррекции ошибок ECC BCH-72b (Bose-Chaudhuri-Hocquenghem).
• VT6735. Чип второго поколения, также с поддержкой DRAM. Появилась поддержка новой TLC NAND, а также алгоритма ECC LDPC Plus.

PCIe

Были решения и для более скоростной шины:

• VT6742. Контроллер для NAND MLC с поддержкой DRAM в качестве кэша. Заявлена работа с шиной PCIe 2.0 с двумя линиями.
• VT6740. Модификация прежней модели под новую версию интерфейса - PCIe 3.0. Все те же 2 линии.
• VT6745. Последняя модель контроллера также под две линии PCIe 3.0, но предназначенная для типа трехбитовой NAND. Изменился используемый алгоритм коррекции ошибок - LDPC Plus.

YEESTOR

Китайский производитель YEESTOR Microelectronics Co., Ltd помимо прочего предлагает и контроллеры для SSD накопителей. Предлагаются модели и для SATA, и для PCIe интерфейсов.

SATA

Выпускаются  модели контроллеров:

 
Контроллер YS9082HC встречается, в частности, в SSD DM SF500, Goldenfir и скорее всего в каких то других. Также имеется договоренность с компанией Teclast для поставки контроллеров для устройств хранения. Накопители также выпускаются под собственным брендом, например, серия SGM9000 форм-фактора 2.5 дюйма.

PCIe 3.0

Для скоростной шины предлагается два контроллера. Поддерживается 3-я версия интерфейса.

 
Эти контроллеры устанавливаются в SSD собственного производства - M.2 SGM9600 и SGM9700.

PCIe 5.0

Счастливое будущее с интерфейсом PCIe 5-го поколения все ближе, и все больше контроллеров от разных производителей появляется. Не остается в стороне и YEESTOR. На данный момент анонсирована одна модель YS9301.

Следует сказать, что данный контроллер в первую очередь ориентирован на использование в датацентрах, облачных хранилищах и т. п.

Заключение. Контроллеры SSD – какие лучше?

Ответить на это сложно. Та ситуация, которая наблюдалась еще пару лет назад, изменилась существенно. Раньше все было понятно: на одной стороне «поля» играли Phison и Silicon Motion, предлагая звезд с неба не хватавшие, но дешевые контроллеры. На другой – SandForce, Marvell, не говоря уже о Samsung. О низкой цене говорить не приходилось, но и о низкой производительности речи не было.

Сейчас же «все смешалось в доме Облонских». SandForce и JMicron, после перехода к другим хозяевам, дружно «ушли в тину», и выглядывать не собираются, хотя и были анонсы новых продуктов.

Зато те, на которых ранее посматривали свысока, смогли удивить. Если Silicon Motion по-прежнему фокусируется на бюджетных решениях, Phison активно рвется в более высокий класс, и небезуспешно. Новые модели SSD-дисков на их контроллерах демонстрируют весьма высокие результаты на тестах.

О том, как подобрать SSD, учитывая, помимо всего прочего, и установленный контроллер, можете прочитать в этом материале.