打造韌體賦予IC靈魂 他巧扮群聯Gen4傳奇推手

作者 : 蔡銘仁,EE Times Taiwan

2019年,群聯在美國消費性電子展 (CES) 一鳴驚人,推出業界首款M.2 PCIe Gen 4x4 NVMe固態硬碟(SSD)方案PS5016-E16控制IC,技驚四座。其中,堪稱IC「靈魂」的韌體,就是由梁鳴仁和團隊共同打造的傑作。

軟體跟硬體,是我們在工程領域常聽到的詞彙,是外界用以理解科技業工作的基礎;說起韌體(Firmware),則對不少人是相對陌生,但它卻堪稱IC的靈魂。有別於純軟體,韌體是控制硬體的軟體,必須依據IC的硬體架構、功能及內部運行的流程,編寫各種Library,供軟體工程師編寫程式時呼叫使用;當各家硬體規格都極為類似時,擁有好的韌體,也就成了一顆IC能否展現競爭力的關鍵之一。

群聯系統產品研發事業處處長梁鳴仁。(來源: 群聯提供)

打造記憶體控制IC的韌體,也就是19年來,梁鳴仁在群聯的重要工作。他在2003年加入當時甫成軍三年的群聯,從韌體工程師做起,如今已是系統產品研發事業處處長,負責帶領群聯的SSD產品線韌體開發團隊。群聯2019年美國消費性電子展(CES)寫下傳奇、一鳴驚人的M.2 PCIe Gen 4×4 NVMe固態硬碟(SSD)方案PS5016-E16控制IC,其中韌體就是由他和團隊共同打造的傑作。

要開一顆新的IC從開案到量產,一般至少24個月,群聯只用9個月將E16控制IC做到可以上市,堪稱傳奇,用28nm製程做Gen4的技術水平,更震撼了整個業界。群聯代理發言人暨專案經理呂國鼎表示,因為速度快、功率大,IC的溫度控制非常困難,當時很多國際大廠都覺得用28nm做會有困難,做出來後大家開始認同群聯的技術。

「上市之後全世界都認識我們!」參與整個計畫的梁鳴仁也說,以科技業的標準,領先競爭對手半年已經很多,領先一年是不可思議,當時在產品發表後的一年內,沒有任何Gen4 SSD的方案,只有群聯有,這段時間讓大家重新認識群聯,開案更是源源不絕。

職涯出師不利 轉戰群聯翻轉人生

群聯從默默無聞到破繭而出,梁鳴仁幾乎全程參與;而他之所以有機會成為群聯這場晉升傳奇戰役的一員,源自一場不經意的飯局。2001年自成功大學電機研究所畢業的他,並不是一開始就加入群聯,而是看中IC設計產業發展,以及當時液晶顯示器(LCD)取代映像管 (CRT)的趨勢,選擇到一間主攻LCD控制IC研發的新創公司擔任韌體工程師,做為生涯起點。

2002年,台灣經濟首次出現負成長,資訊產業有走下坡的跡象,因此行政院決議在「六年國家總體建設計畫」的基礎上,將半導體和彩色影像顯示器列為重點推動產業,目標兩產業在2006年時產值各自突破新台幣1兆元,也就是常聽到的「兩兆雙星」。靠著政策推波助瀾,顯示器產業當年紅極一時,友達、奇美、廣輝、華映和彩晶,更獲得「面板五虎」的美名。

孰料,LCD產業景氣大好,等待著梁鳴仁的,卻是原面試單位裁撤、人人喊走的灰暗前景,他說,「那時進去幾乎每個月都會聚一次餐,因為又有同事要離職。」梁鳴仁待了一年覺得狀況不對,決意離去,透過學長而接觸到群聯總經理歐陽志光,「那時大家約吃飯,沒想到就是面試,吃完就錄取了。當時群聯就是小公司也找不太到人,我們希望趕快換工作,雙方一拍即合,就決定過去。」

那時的群聯規模很小,全公司大概80多人,為了生存,從記憶卡、讀卡機做到備份硬碟。梁鳴仁同時得弄懂記憶體產業跟做專案,著實備感壓力,「新創公司要做的很多很雜,人少就甚麼都要做、甚麼都要會,包括NAND Flash層、演算法層到介面層等,每個規格都要看,每天工作到凌晨3點、睡到早上8點多回去上班幾乎是日常,有時凌晨1點還要跟老闆報告。」

憶起當初,梁鳴仁說,那時只單純的想著怎麼趕快把事情做完,想著能不能半夜12點前回家,NAND Flash的產業能發展到甚麼程度也是未知,「當時覺得NAND Flash 128MB要賣到1,000到2,000塊誰要買,會有市場但可能是小眾,如果容量沒有上去,做兩三年大家都會做,不一定要買群聯的控制IC,做記憶體、隨身碟等產品,也都有很多模組廠會做,也覺得不知道這間公司會不會三五年就倒掉。」

最後選擇待下去,梁鳴仁直言,就是因為看到群聯董事長潘健成展現的精神,「當初人少組織很扁平,跟老闆 (指潘健成) 很近,他自己比你還拚,賺到的錢願意跟你分享,也能將心比心跟員工在一起,不是只坐在辦公室每天盯進度。出差也跟員工一起睡一間、坐經濟艙,到現在也沒有祕書沒有司機,沒有老闆的架子,比較像學長。看老闆的拚勁跟做事積極的態度,會覺得是跟對人了。」

群聯從當初的小新創搖身NAND Flash控制IC大廠,據點也從竹南向外延伸到板橋、竹北及台南等地;2019年的壯舉,讓他們開案量遽增,也因此在近兩三年規模迅速擴增。成軍前10年大概維持在500人左右,近兩三年成長約1000多人,目前來到3400多人,且還在持續擴編;其中招募好手加入SSD韌體工程師的團隊,被視為他們徵才的一大重點。

SSD韌體工程師重C語言基礎 懂硬體更加分

如果記憶體是圖書館,控制IC就像是圖書館的資料管理員,資料則是館藏的書,記憶體位址就是書櫃;把書編號、擺進書櫃,且有人來借書時要能快速找到資料,這都得靠控制IC來實現。而NAND Flash又跟動態隨機存取記憶體(DRAM)不同,一般來說只要壞掉的單元不超過1%,就能視為可用,且有使用壽命限制,並可能隨使用次數增加而損壞越來越多單元。控制IC要做的,就是要避免資料進到壞區,確保資料能順利被讀取。

隨著智慧應用、人工智慧(AI)等技術發展,近年Flash的需求容量持續上升,管理的難度隨之提升,尤其以SSD的資料讀寫管理相對最複雜,也就需要好的韌體讓硬體發揮最佳效能。梁鳴仁表示,每個步驟、硬體設定後會有甚麼動作,韌體工程師都要非常清楚,以調閱資料來說,韌體因為熟悉硬體設計邏輯,就可以控制何時資料要提供,甚至做一些排序、分類等工作,讓資料容易被找到。

梁鳴仁進一步指出,一般嵌入式多媒體記憶卡(eMMC)和通用快閃記憶體儲存(UFS)大多是64GB到256GB,控制IC最多連接4顆Flash,SSD主流規格是256GB甚至到8TB,控制IC要操作4顆到64顆不等的Flash;再來是eMMC和UFS是手機IC的介面,SSD通常是PCIe和SATA介面;整體來看,SSD的管理複雜度相對更高,以前記憶卡控制IC只要兩個韌體加兩個硬體工程師就能做一個專案,現在複雜度越來越高,光小型專案就要至少20~30人。

談到SSD韌體工程師的日常,梁鳴仁表示,專案開案時就要跟硬體工程師討論架構設計,決定規格、搭配的NAND Flash等,要不斷的分析跟偵錯,磨練Know-how。由於跟硬體協作機會相當多,他也說,他們需要的SSD韌體工程師除了要有C語言的基礎,如果能懂硬體會更好,思考會更全面,更重要是肯學、肯做、負責任的態度,進到公司則會有記憶體相關的訓練課程,了解產業跟控制IC運作的邏輯跟知識。

群聯歷經近幾年的大擴編,內部組織網變得更大、分工更精細,因而同步拉升對主管職的需求,投入培訓的資源也比過往還多,希望藉此把舞台打造得更加寬敞。梁鳴仁表示,表現好的同仁應該給予舞台,讓他們可以發揮,這是應該要給的,而不只給獎金,現在因人力增加,處級、部級、組級主管的機會多,公司也有意積極培訓主管,讓他們以後也能直接跟客戶對接討論,會英文跟日文更是加分再加分。

NAND Flash門檻越來越高 群聯斥資上億布局

展望SSD產業的未來,梁鳴仁表示,現在AIoT時代、AI等前瞻科技應用,幾乎都少不了作業系統,只要有作業系統就需要對應的Flash儲存裝置,比如Windows 11開機現在就一定要用SSD,這個產業被評選是未來10年成長性最高的產業,每年大概是20%~30%成長,數量跟容量持續向上,成長性來說,現在幾乎是看不到天花板。

現在SSD逐漸以Gen4為主流,Gen5已箭在弦上,同時Gen3的產品亦持續在銷售,這些產品線要經營,需要比以往多出好幾倍的人力;製程從28nm到12nm、7nm,投片成本越來越高,如7nm專案從投片、開發到量產,成本要上千萬美金;想發展目前最先進的Gen5,光一台儀器更要價上千萬台幣;整體產業的進入的門檻,正不斷在提升。呂國鼎直言,這讓後進者想搶市場相對辛苦,群聯則已做好準備卡位,包括投資新台幣2億元蓋好Gen5的高速實驗室。

「想當廚師就選最好的餐廳,想找NAND Flash儲存相關公司,來群聯絕對沒錯!」梁鳴仁說,2019年業界終於認定群聯不是Metoo,現在的使命是要當技術的領先者,要做市場上第一代領先世界的控制IC,其他公司可能剛開始做Gen4,進群聯則是學習最先進的技術,「以前是產品做出來再看怎麼賣,現在是做出來就是給客戶要銷售的產品,已經規劃好三到五年的發展藍圖。」

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