我们今天谈谈业内的Microchip是如何测试它的NVMe SSD后端NAND特性。我们知道前些年业内企业级eSSD常用的美国的企业级SSD controller一个是Marvell，另外一个就是Microchip。我们今天不谈论谁的方案优劣，以及中美因素的影响和后续替代，我们主要通过一篇文章来看看Micrchip是如何测试NAND特性的。

首先，我们来看看Microchip公司的NVMe SSD controller是一步一步怎么来的。

其实，最早的IDT（Integrated Device Technology）的 NVMe SSD 控制器部门经历了一系列收购整合，才最终发展成为今天 Microchip 的 eSSD 控制器部门。以下是主要发展路径的简单总结：

1. IDT 的 NVMe SSD 控制器部门

• IDT 以其 NVMe SSD 控制器技术闻名，是早期推动 NVMe 协议发展的重要厂商之一。
• 产品主要用于企业级和数据中心 SSD 市场，提供高性能、低延迟的解决方案。

2. 被 PMC-Sierra 收购（2015 年）

• 在 2015 年，PMC-Sierra 以约 1亿美元 的价格收购了 IDT 的 NVMe SSD 控制器部门。
• 目的：强化其企业存储解决方案，特别是面向 NVMe 的 SSD 控制器技术。
• PMC-Sierra 计划通过整合 IDT 技术，扩展其在存储市场的竞争力。

3. PMC-Sierra 被Microsemi 收购（2016 年）

• 在 2016 年，Microsemi 以约 25亿美元 的价格收购了 PMC-Sierra。
• 整合方向：Microsemi 将 PMC-Sierra 的企业存储产品线，包括 NVMe SSD 控制器，纳入其更广泛的高性能存储与通信解决方案组合中。

4. Microsemi 被Microchip 收购（2018 年）

• 2018 年，Microchip Technology 以 83亿美元 收购 Microsemi。
• 最终整合：Microchip 接管了 Microsemi 的所有业务，包括 NVMe SSD 控制器技术。
• 在收购整合后，Microchip 继续开发和销售企业级 SSD 控制器，将其作为其嵌入式存储解决方案的一部分，进一步推动 eSSD 控制器的研发。

5. 今天的 Microchip eSSD Controller

• Microchip 的企业 SSD 控制器部门继承了 IDT 的 NVMe SSD 控制器技术基础。
• 当前，Microchip 提供一系列高性能 eSSD 控制器解决方案，广泛应用于企业存储和数据中心市场。

简单总结

IDT 的 NVMe SSD 控制器技术在被 PMC-Sierra 收购后，经历了 Microsemi 和 Microchip 的两次整合，最终成为 Microchip 企业级存储产品线的重要组成部分。这一路径反映了行业内存储技术整合的大趋势以及高性能 SSD 控制器的重要战略地位。

下面，我们来看看Microchip如何测试NAND特性。很多人不知道的是，Microchip作为一家美国公司，其实它的NAND特性测试部门因为历史等各方面的原因主要是在意大利研发中心进行。

Microchip的NAND特性测试从开始就采用了意大利NplusT公司的NanoCycler针对NAND特性测试的自动化工具，对于NAND特性进行各种各样的研究和测试。我们今天结合前几年Microchip发表的一篇文章《3D NAND Flash 中Program Suspend操作对固态硬盘的影响评估》来看看他们是如何测试的，NanoCycler测试工具的具体功能可以从我们之前发表的白皮书的第7章节获得详细解释。需要参考原文的，请到下面的地址下载：

《Assessing the Role of Program Suspend Operation in 3D NAND Flash Based Solid State Drives》下载链接: 

https://pan.baidu.com/s/1lsuaRuDKaiVaY4DyOcOllg?pwd=snue 

《PCIe5&6.0, CXL, NVMeNVMoF, SSD, NAND, DDR5, 800GE测试技术和工具白皮书_ver11.11》下载链接（参考Chapter 7.1&7.2章节）: 

https://pan.baidu.com/s/1gE2mazNvu92E3zzhzJMqKA?pwd=fguh

下面是针对该文章的一个简单总结。

3D NAND Flash 中Program Suspend操作对固态硬盘的影响评估

本报告评估了3D NAND Flash存储器中Program Suspend操作在企业级固态硬盘（SSD）上的应用潜力，通过实验测试和系统级模拟分析，探讨其对性能、可靠性和功耗的影响。

研究背景

• 3D NAND Flash SSD 优势：作为高密度存储介质，3D     NAND Flash 提供了低延迟、高吞吐量、较低总拥有成本（TCO）和高可靠性，是企业级存储首选。

• 性能瓶颈：写入（编程）操作较读取操作延迟更长（典型延迟为12 ms vs 75100 µs）。在高负载场景下，写入延迟对读取性能的影响显著。

• Program Suspend的需求：为缩短读取延迟并提高服务质量（QoS），提出在写入过程中挂起当前操作，优先服务读取请求。

研究方法

• 电气特性实验：在低于100层的TLC 3D NAND Flash芯片上测试Program Suspend的时间特性（如挂起进入时间tEPS）和可靠性（原始位错误率RBER）。

• 系统模拟：利用SSDExplorer平台对包含Program Suspend功能的SSD进行设计空间探索，考察其在不同读取/写入工作负载下的带宽、延迟和功耗表现。

主要发现

1. Program Suspend的特性：

• 挂起操作通过暂停增量脉冲编程（ISPP）算法，允许处理读取请求后再恢复写入。

• tEPS约为编程时间（tPGM）的3%~4%，挂起次数越多，写入总延迟越高。

2. 对SSD性能的影响：

• 带宽提升：挂起操作可增加SSD在高读取比重负载下的带宽，最多提升113k IOPS。

• 延迟降低：平均延迟减少97 µs，99.99% QoS延迟改善1.03 ms，尤以高队列深度（QD=64）和高读取比例工作负载中最为显著。

3. 可靠性和功耗：

• 可靠性：挂起对目标块和非目标块的RBER影响微弱，未显著影响数据可靠性。

• 功耗增加：由于更多操作被处理，SSD内存子系统的功耗上升最多400 mW，内部I/O总线功耗增加最多17 mW。

4. 限制与优化：

• 需要在挂起次数与功耗之间进行权衡。

• 在高写入负载场景中，挂起操作对功耗可能具有抑制作用（通过减少并行编程芯片数量）。

测试结论

Program Suspend是优化3D NAND Flash SSD读取延迟和提高QoS的有效手段，但其实现需综合考虑性能与功耗间的平衡，适用于以读取为主的高性能存储场景。

如果你有其他任何关于PCIe5&6.0, CXL, NVMe/NVMoF, NAND, DDR5/LPDDR5以及UFS测试方面的问题想咨询，或者想获得《PCIe5&6.0, CXL, NVMeNVMoF, SSD, NAND, DDR5, 800GE测试技术和工具白皮书_ver11.11》请添加saniffer公众号留言，或致电021-50807071 / 13127856862，sales@saniffer.com。