通過專注推進新一代計算機硬盤核心技術及產業化,實現了數據存儲核心控制芯片的國產化和進口替代,使國產存儲卡、U盤、電腦硬盤、大數據存儲設備具備了核心競爭力和產業影響力
在信息技術飛速發展的今天,存儲產業作為新一代計算機的關鍵組成部分,其規模和影響力日益凸顯。長期以來,傳統機械硬盤市場一直被少數國際巨頭所壟斷。杭州電子科技大學駱建軍教授團隊及其創辦的杭州華瀾微電子股份有限公司(下稱“華瀾微”),歷時十八年,在新一代計算機硬盤核心技術及產業化方面取得了重大突破,不僅實現了數據存儲核心控制芯片的國產化和進口替代,還使國產存儲卡、U盤、電腦硬盤、大數據存儲設備具備了核心競爭力和產業影響力,成果轉化總金額逾億元。
技術突破:新一代固態存儲系列芯片的研發
駱建軍教授團隊自2006年開始,在國家863計劃、國家重點研發計劃和省重點研發計劃的支持下,歷時十八年,對固態存儲控制器關鍵技術進行深入研究和逐一攻關,成功研制出具有完全自主知識產權的新一代固態存儲系列芯片,實現了產業化推廣應用。這一技術的突破,不僅打破了國外企業在傳統機械硬盤領域的壟斷,還推動了以半導體芯片技術全面替代磁帶存儲的產業更新。
2024年,駱建軍教授團隊針對未來互聯網存儲的控制器芯片、硬盤陣列控制器芯片等進行自主開發;同時針對云計算的高速要求,發展硬盤+內存(DRAM)融合一體的控制器技術即nvDIMM技術,制定相關標準,使得電腦硬件結構更加簡單、速度性能/存儲容量更上一層樓。
該技術的研發,涉及了多個技術創新點。首先,團隊提出了新型多核多通道單芯片硬盤控制器架構。該架構作為固態存儲控制器體系三大主要架構之一,實現了分布式多核總線競爭協同處理,為研發高密度/大容量、高可靠性、低成本的固態硬盤提供了新途徑。其次,提出基于嵌入式冗余陣列(eRAID)的閃存控制新架構,使得閃存管控算法復雜性從指數關系降低到線性關系,突破了固態硬盤容量和性能的瓶頸,并通過冗余備份保護功能提供了通道級的數據安全防護,解決了異常斷電保護難題。同時,團隊還通過基于系統級參數提取的高速IO模型仿真分析,提出了高速串行數據包絡雙電平檢測技術及高速過采樣技術,減小了芯片面積、降低了芯片功耗。此外,本征搜索和安全均衡新概念的提出,形成了主動防衛的高速數據安全技術,改變了硬盤只能被動數據存儲的現狀。
目前,該芯片技術已授權美國專利9項,中國發明專利50項,集成電路布圖設計權9項,軟件著作權17項,行業標準1項。這些技術創新點的實現,不僅提升了國產固態硬盤的性能和可靠性,還為其在市場上的競爭提供了有力支持。駱建軍教授團隊的技術突破,得到了業內專家的高度評價。倪光南院士等專家共同評價:“項目產品國內首創,總體技術達到國際先進水平”。
除此之外,駱建軍教授團隊還進行了模式創新,瞄準“芯片”關鍵核心技術“卡脖子”問題,結合學校學科優勢,招引海外優秀人才回國創新創業,將研究成果產業化,帶動存儲類芯片產業經濟發展。這一模式不僅為團隊提供了源源不斷的創新動力和技術支持,還為其在產業化過程中提供了有力保障。團隊成功破解了芯片技術難題,獲得2016年度浙江省科技進步一等獎、2020年度國家科技進步二等獎;產業化公司華瀾微電子已成為國家專精特新“小巨人”企業、隱形冠軍企業,其存儲橋接芯片出貨量居全球第三。華瀾微憑借核心芯片技術,提供一系列自主可控的大數據存儲、自毀可控存儲等方案,成為國內甚至國際上具有特色解決方案能力的存儲控制器技術廠家。駱建軍教授亦榮獲2022年度何梁何利產業創新獎,入選浙江省首批科技型企業家。
產業化應用:完整的產品系列廣受國內外認可
在技術突破的基礎上,駱建軍教授團隊成立了杭州華瀾微電子股份有限公司,將研究成果產業化。華瀾微陸續推出了第一顆固態硬盤SATA控制器芯片、SAS固態硬盤控制器、PCIE固態硬盤控制器芯片等,形成了完整的產品系列。這些產品的推出,不僅滿足了國內市場的需求,還出口到美國、日本、英國等國家和地區。
華瀾微憑借其核心芯片技術,提供了一系列自主可控的大數據存儲、自毀可控存儲等方案,成為國內甚至國際上具有特色解決方案能力的存儲控制器技術廠家,榮獲國家專精特新“小巨人”企業、隱形冠軍企業等榮譽。這些成績的取得,不僅體現了華瀾微電子在技術研發和產業化方面的實力,也彰顯了其在國際市場上的競爭力。
除此之外,華瀾微合作企業奇維科技的存儲產品在機載記錄、嵌入式計算機、雷達記錄儀等特殊存儲領域也得到了廣泛應用;中電科更是將新一代計算機硬盤核心技術推進應用到國防武器裝備、大數據存儲設備中,為武器裝備小型化、信息存儲安全提供了可靠保障。
社會經濟效益:助推自主可控計算機軟硬件的產業化
華瀾微對新一代固態存儲系列芯片技術的研發和產業化,不僅取得了豐碩的經濟效益,還獲得了顯著的社會效益。
首先,助推了我國自主可控計算機軟硬件的產業化。長期以來,我國計算機硬盤產業一直受到國外企業的壟斷和控制。但是如今,龍芯/飛騰的處理器即CPU芯片、麒麟操作系統和華瀾微硬盤控制器芯片技術的突破,使我國計算機具備了完整的技術架構,為我國計算機產業的自主可控提供了有力支持。華瀾微把握硬盤升級換代的寶貴時機,以固態硬盤控制器核心技術突破了國際封鎖和壟斷,實現了自主知識產權固態存儲控制器芯片的產業化,解決了信息系統領域三大核心關鍵(操作系統、主處理器、信息存儲)中“信息存儲”的完全自主研發、自主可控難點,對我國數據存儲安全做出了重大貢獻。當前,這項成果已廣泛應用于安全存儲、高速存儲、特種硬盤、安防監控、大數據存儲、車載設備、儀器儀表、安全網絡、工業控制等領域。
其次,為我國“信息安全長城”提供了核心芯片。隨著信息技術的廣泛應用,信息安全問題日益凸顯。華瀾微的硬盤控制器芯片不僅在通用市場占據一席之地,更在無人機、電子吊艙、雷達、特種相機、特種手機等特種領域獲得廣泛應用。這些應用不僅解決了航空航天、軍隊、公安、國安、國密等核心部門的燃眉之急,還為我國信息安全、國防信息化、智能武器提供了自主可控的芯片級安全保障。
未來,華瀾微還將積極拓展國際市場,提升國產固態硬盤在國際市場上的競爭力和影響力。通過不斷加強國際合作和交流,努力將國產固態硬盤打造成國際知名品牌,讓國產可控固態存儲技術惠及更多國計民生,為我國存儲產業的國際化發展貢獻力量。
(本文由杭州華瀾微電子股份有限公司供稿)