【記憶體需求狂飆】與NAND flash搭配的晶片

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發佈於🔼半導體產業 個房間
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當市場只盯著「NAND 價格起飛」時,聰明的投資人,應該開始掃描整條供應鏈的放大效應。每一顆容量翻倍、速度升級的 NAND 背後,都意味著:更複雜的控制器晶片(SSD/eMMC/UFS Controller)、更高功耗與更多軌電壓需要的 PMIC / DC-DC / LDO、更高速介面帶來的 PHY / SerDes / 介面橋接 IC,以及為了可靠度與安全性增加的 溫度感測、安全加密 IC、ESD 保護元件 需求同步起飛

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撰文|編輯部|2025年11月


「NAND flash 搭配的晶片」分成幾大類來看,基本上只要是用到 NAND 的系統,通常都不是單獨一顆 NAND,而是一整組「控制+記憶體+電源管理+介面」一起出現。


一、最核心:控制類晶片(Controller / SoC)

這是跟 NAND 關係最直接的晶片族群。

NAND / SSD 控制器(NAND Flash Controller / SSD Controller)

  • 管理 NAND:讀寫排程、壽命管理(Wear leveling)、壞塊管理(Bad block management)
  • 強化資料可靠度:ECC / LDPC 編碼解碼
  • 寫入最佳化:寫入合併、垃圾回收(Garbage Collection)
  • 介面轉換:NAND ↔ 主機介面(SATA / PCIe / NVMe / ONFI / Toggle)

會出現的場合:2.5” / M.2 SSD、USB 隨身碟控制器、SD / microSD 卡控制器、工業用嵌入式模組(SATA DOM、mSATA、CFast…)

eMMC / UFS 控制器(通常是封裝內 SoC 一部分)

  • 對外:用標準介面(eMMC / UFS)跟 AP/SoC 溝通
  • 封裝內部:實際接 NAND die,負責所有 NAND 管理邏輯

出現場合:手機、平板、消費性裝置(相機、TV、機上盒、IoT)

應用處理器 SoC(內建 NAND 控制 IP)

某些 MCU / SoC 直接內建「NAND Flash Controller」IP:提供 NAND 介面(8/16-bit parallel NAND, ONFI 等)。ECC 引擎、壞塊管理由 SoC 韌體+硬體協同完成

出現場合:工控機、路由器、NAS、機上盒、Boot NAND(例如啟動程式放在 SLC NAND)


二、記憶體搭配:快取 & Buffer 類晶片

NAND 本身速度不穩定、寫入特性特殊,所以常常需要其他記憶體幫忙做 buffer。

DRAM / LPDDR(當作 SSD 或控制器的外掛快取)

FTL(Flash Translation Layer)表格儲存、Cache 讀寫資料

出現場合:

      • Client / Enterprise SSD:外掛一顆或多顆 DDR3/DDR4/DDR5 / LPDDR4/5
      • 高階 UFS/eMMC 內部也可能用 embedded DRAM / SRAM 當 Cache

SRAM(控制器內建)

放在控制器晶片裡,用來存暫存資料、指令隊列、metadata,所有 NAND 控制器幾乎一定內建 SRAM

Pseudo-SLC / SLC Cache(其實是 NAND,但被當成高速快取區)

不算額外一顆晶片,但在系統架構上會被當作「快取層」,補足 NAND 性能。


三、電源相關:供電 & 保護類晶片

NAND 對電壓、電源穩定度很敏感,周邊一定會配一堆電源 IC

PMIC(Power Management IC) / 電源管理晶片

專門負責:把 5V / 12V 轉成 NAND / 控制器所需的多組電壓(例如 1.2V / 1.8V / 3.3V);有些 SSD 控制器會搭配專用 PMIC(尤其 PCIe Gen4/Gen5 高功耗 SSD)

LDO / DC-DC Converter(穩壓、降壓

SSD PCB 上給 NAND / DRAM / Controller 個別供電;eMMC / UFS 模組封裝內或主板上為儲存系統供電。

SuperCap / Power-loss Protection 搭配控制晶片

高階企業級 SSD,附超級電容 + 保護控制 IC,斷電時讓控制器有時間把 DRAM 內資料寫回 NAND


四、介面 / 訊號相關晶片

讓 NAND 能穩定接上主機或平台的「橋樑晶片」。

PHY / SerDes / 介面收發器

跟哪些東西有關:PCIe PHY(PCIe SSD)、SATA PHY(SATA SSD)、ONFI / Toggle NAND 介面 PHY(NAND 與 Controller 間)

有些是內建在控制器 SoC 裡,有些則是獨立 IP / 模組

橋接晶片(Bridge IC)

USB-to-NAND / USB-to-SATA / USB-to-NVMe Bridge。PCIe Switch / Retimer 也可以算是間接相關(在大容量 SSD 系統或 JBOF 裡)

Level Shifter / I/O Buffer

當主控端 I/O 電壓跟 NAND 不同時,需要電壓轉換。


五、保護、偵測、輔助功能 IC

這些不是主角,但在實際 SSD / NAND 模組設計上一定會看到。

ESD 保護元件 & 保護 IC

保護 NAND 及控制器 I/O 免於靜電損傷

溫度感測 IC / 熱管理相關晶片

SSD 裡很常見,用來監控 NAND / 控制器溫度,搭配韌體做 Throttling

安全 / 加密晶片(Security IC / TPM / Crypto Engine)

有些系統會搭:外掛加密安全 IC,做資料加密、金鑰管理,或控制器內建 AES / TCG Opal / eDrive 等加密引擎


這一波可能不是「只有 NAND 在漲」,而是整個「NAND 中樞 + 周邊神經系統」一同擴張:只要是能幫 NAND 寫得更穩、讀得更快、供電更安全、介面更高速的晶片廠商,都是這波 NAND 需求飆漲下,值得特別追蹤的成長受惠股。


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