2018年5月8日 星期二

宜鼎國際(Innodisk)-工控DRAM模組/工控Flash

一、工控Flash/DRAM模組的市場規模
 
1.工控Flash/DRAM主要應用市場包括: 航太與國防、嵌入式系統、伺服器、博弈、車載、自動化、安全監控、網通、零售業。宜鼎的銷售客戶類型包括:

(1)工業電腦(IPC):這些應用市場大約1/3IPC廠重疊,IPC廠商需要採購Flash /DRAM做成系統。

(2)各領域系統整合(SI): 例如SIIPC廠商買單板電腦主機板,再自行向宜鼎買Flash/DRAM,組成領域別專用機器。

(3)品牌或系統公司(不需要IPC)設計整套系統,因應用場景不適合用一般的Flash /DRAM,需要採購工控等級Flash/DRAM

2. 新興工控市場包括新興工控: AIIoTAIoTIIoTCloud等,但這塊領域除了Cloud市場有明顯成長,其他還在醞釀期。 3.根據IHS的資料,工業電腦(IPC)近年市場穩定成長6% CAGR。另根據宜鼎簡報資料,安全監控CAGR 17%、機架伺服器CAGR 20%、航太國防CAGR 12%、車載市場CAGR 4%
 
4.工控Flash成長率會高於工控終端系統,因為還有 HDDSSD的需求,加上工控SSD技術難度遠高於一般SSD 工控DRAM模組成長率可能小於工控系統,因為有些工控系統如果環境不嚴苛、耐用年限也不特別長的話,也可用一般DRAM模組。

5.工控DRAM模組/工控Flash產業三大台廠為宇瞻(Apacer)、宜鼎(Innodisk)、創見(Transcend)。宜鼎產品100%都是工控,創見有揭露工控產品的營收(雖然不確定是全工控還是類工控),宇瞻只有法說會大略說工控比重65%,推測其中有一些DRAM模組/SSD屬於一般企業Server市場,假設工控佔營收55%2016年創見遙遙領先,2017Flash/ DRAM漲價,創見成長12%,宜鼎成長41%,宇瞻成長47%,創見領先縮小。1Q18三家廠商表現差異很大,創見衰退12% YoY,宇瞻成長15% YoY,只有宜鼎持續高成長43% YoY,營收幾乎追上創見。 6. 2017年營收成長,部份受惠DRAM/Flash漲價ASP提高,比較同樣成長+40%的宜鼎和宇瞻,宜鼎成長毛利率沒掉,維持27%沒掉,宇瞻卻從17%掉到13%,低價搶市。



7.Gartner針對2016Industrial SSD全球營收市佔率排名:
(1)
宇瞻(台灣)
(2)Swissbit(
歐洲)
(3)Smart Modular(
美國)
(4)
宜鼎(台灣)
(5)Virtium(
美國)
其他有Unigen(美國)、創見(台灣)

二、宜鼎的核心技術

因為NAND Flash有分SLC/MLC/3D TLC等不同種類,可靠度差幾百倍,各家NAND製造商的產品也有差異,不像DRAM產品同質性高,加上資料是儲存在Flash中,不像DRAM只是運算時暫存資料,因此工控Flash(SSD)在可靠度、安全性各方面需要許多獨特技術,工控DRAM模組雖然也需要強固性,但其他方面差異化沒有Flash那麼大,所以工控Flash(含SSD)進入障礙高、毛利率高,工控DRAM模組相對簡單、毛利率較低。

1.    核心技術穩定性

(1)  免電源線的Cable-less SATADOM SSD:
SATADOM
產品採用專利技術,在Pin 7Pin 8加入供電技術,將電源端子隱藏在連接器中,只要將SSD安裝在SATA插槽,無需額外連接電源線,可隨插即用,兩側加上卡榫彈片,SSD直接卡在SATA插槽上,在惡劣環境下可抵抗振動衝擊,外形簡化不佔空間,不影響散熱風流,適用於各類嵌入式系統、工業電腦、伺服器主機板,以及任何精簡而輕巧的系統儲存裝置。 

2017年推出針對新型Qculink介面推出OcuLinkDOM,一樣小空間直立式可隨插隨用當做Boot drive

別家一線競爭者也有SATADOM類似技術,宇瞻叫Multi-PowerPath技術,但OcuLinkDOM應該只有宜鼎有。
 

(2)  RECLine韌體技術提升SSD影像記錄品質:
調效firmwareSSD讀寫不會遺失影格,滿足安全監控的嚴格要求。後台卡板硬體資源和程式運作,會影響前台SSD的錄影品質,RECLine firmware整合後台垃圾蒐集機制、TRIM命令和損耗平衡功能,讓SSD在不穩定的環境下,仍可維持穩定的影響記錄品質。

別家一線競爭者也有類似技術。
(3)  iCell技術讓配置DRAM快取的SSD,在斷電時仍可確保資料:
部分SSD內含DRAM緩衝快取,在SSD電路板上配至額外的電容做為電源緩衝,斷電時提供緊急電源讓資料安全儲存,沒有iCell技術的SSD緊急備用電源只能維持2msiCellSSD提升到60ms,讓資料完整寫入。
別家一線競爭者也有類似技術,創見稱為IPS(智慧電源保護)技術。
                                                   資料來源: 創見官網
(4)  iData Guard資料守衛技術:
是一個整合hardwarefirmware的技術,當SSD偵測到電壓下降、電源不穩、或是供電瓦數不足等惡劣情況時,就會立即中斷來自系統的讀寫命令,確保SSD的最後一道讀寫命令能夠執行完畢,停止資料寫入,並使用重新映射(table re-mapping) 技術,確保數據安全。
別家一線競爭者也有類似技術

2.    核心技術 安全性
 
(1)  256位元AES加密:
AES (Advanced Encryption Standard)
是美國政府用於機密資訊的加密標準,是架構於硬體裝置的加密技術,可搭配任何作業系統都進行加密。美國TCG (Trusted Computing Group)制定出Opal的標準,為自我加密磁碟(SED, Self-Encrypting Devices)中最受業界認可的一項產業標準,讓資料加密不需要透過Host端電腦。宜鼎的SSD產品,皆符合TCG Opal 2.0的規範。
 
別家一線競爭者也有類似技術。
                                        資料來源: 創見官網
 
(2)  Write Protect SSD防寫功能:
賭場等應用領域,要防範SSD被人竄改或惡意使用,宜鼎SSD內建的防寫功能,在設計階段便內置於GPIO,透過Jumper(跳線)的方式啟用,保護設備免受數據篡改。以拆卸SSD來打開防寫設定並不太容易執行,因此,除了硬體鎖定之外,更提供軟體防寫,透過客製化的SSD firmware程式,可下達ATA指令來開啟防寫保護。
別家一線競爭者也有類似技術。

3.    核心技術 強固性
 
(1)  Wide Temperature 寬溫技術:
讓產品在-40°C 85°C工規級的環境中運作,可承受極端溫度所導致的熱漲冷縮變化。像是太空中的人造衛星,或是沙漠中的太陽能發電設備。
別家一線競爭者也有類似技術。這項是工控產品的基本功能。
 
(2)  Rugged強固型DRAM產品:
以超越JEDEC SODIMM的工業標準,同樣採用144-pinSO-DIMM規格,但在DIMM上增加固定孔,確保產品可更加緊密牢固安裝至主機板上,應付高度衝擊和振動的環境,敷形塗層(Conformal Coating)以及側面填充 (Side Fill) 技術,除了寬溫之外,讓SO-DIMM記憶體模組能夠承受最嚴苛的環境挑戰。可用於軍事、航太、運輸與機器人應用。
 
(3)  Side Fill側面填充技術:
現今PCB 越來越小、功能越來越強,PCB上的焊接點隨之縮小,很容易受到高溫熱漲冷縮與外部壓力的影響,經常造成焊接點脫落或接觸不良致使晶片鬆脫、系統不穩。側面填充 (Side Fill) 技術可讓晶片與電路板之間的焊接點更加穩固,應付長期惡劣環境和外力衝擊或振動,依然不受影響而穩定運作。因溫度變化所形成的,致使系統不穩定。透過側面填充(Side Fill)技術,另配有額外的散熱片幫助記憶體更快散熱。
別家一線競爭者也有類似技術,別家廠商稱為底部填充技術。
  
                                     資料來源: 創見官網
(4)  敷形塗層技術 (conformal coating): 是一種使用在PCB版上的塑料。敷形塗層(Conformal Coating)技術透過焊點的保護而減少接觸污染空氣,抵抗環境腐蝕,並可防塵、抗污,以及對抗濕氣、腐蝕、電氣和熱傳導而對產品所造成的永久傷害。材料皆由HumiSeal提供,並選用最頂級快乾丙烯酸(Acrylic)和矽利康(Silicone)成份。
 
別家一線競爭者也有類似技術,宜鼎的敷形塗層和創見所使用的丙烯酸防護塗層類似,都是由HumiSeal所生產。
(5)  電氣隔離 (Galvanic Isolation): 變壓器和收發器必須以更智慧的佈線方式與作法,來確保電腦系統能夠抵抗電湧或其他電磁干擾,對元件做好屏障,使記憶體模組可承受2.5KV的突波,同時還可以保護其後方元件免於遭受破壞。
 
(6)  抗硫化(DRAM模組) 5G基地台、車載、嵌入式系統很多處於戶外,汙染物、霧霾中有很多硫化物,全系列DDR4 DRAM模組導入抗硫化。
別家一線競爭者也有類似技術,這項已成為工控DRAM模組的基本功能。
                                 資料來源: 創見官網

4.    核心技術 永續性

(1)  iSLC技術讓MLC媲美SLC但價格只有一半: 系統需要執行反覆寫入/抹除的工作時,專利iSLC技術的SSD,重新設計MLC的儲存單元,由基本的MLC配置方式,改以SLC等級的方式來作業,使讀寫效能提升到與SLC類似水準,兼具高效能與超長壽命的雙重需求。讓使用壽命比一般MLCSSD多上7倍。調整firmware和演算法,將原本MLC1個單元存2個位元模擬成1個單元存1個位元的儲存模式,比照SLC NAND的運作方式,容量只剩一半,但使用壽命延長很多倍。
別家一線競爭者也有類似技術,創見稱為SuperMLC技術,宇瞻稱為SLC-Lite技術,其他外商競爭者稱為Pseudo SLC。
                                                   資料來源: 創見官網
(2)  Wear Levelling耗損平衡技術: SSD讀寫盡可能平均分布各儲存存單元,增加使用壽命。動態耗損平均模式演算法幫助儲存區塊在經常讀寫區做平均抹寫,但在長時間儲存狀態下,往往無法保證所有的儲存區塊都被妥善運用,宜鼎將動態與靜態的耗損平均技術一起導入,讓SSD抹寫能夠不分「熱區」或「冷區」,做到100%全區耗損平衡,妥善利用每個記憶儲存區塊。
別家一線競爭者也有類似技術,創見稱為平均抹寫技術,分為動態平均抹寫、靜態平均抹寫、全區平均抹寫。
                                                            資料來源: 創見官網
 
(3)  Garbage Collection & TRIM 技術: HDD不同,SSD刪除資料時,除了要更新目錄與可用空間配置表之外,寫入新的資料還必須將舊資料抹除。刪除檔案時,作業系統將會下達裁切(TRIM)的指令,標示出準備刪除的檔案。而下一次進行垃圾資料回收(Garbage Collection)作業時,便直接忽略這些標示待刪除的儲存區塊,而避免無意義的資料搬移,減少不必要的作業損耗。裁切(TRIM)技術可大幅改善SSD進行垃圾資料回收(Garbage Collection)的程序,並減少資料搬移時的寫入次數,延長使用壽命。
別家一線競爭者也有類似技術。
                                                      資料來源: 創見官網
5.    功能集

(1)  InnoRobust功能集: 此功能集專為航太與國防工業打造,可強化記憶體模組完整度與資料安全。內建熱感應器,當溫度到設定的尖峰值時,就降低運作維護產品壽命。宜鼎SSD的效能表現上,可達循序讀寫 (sequential read/write) 200/170MB/sIOPS 4K讀寫可高達3200/1700MB/s。至於DRAM記憶體模組金手指也鍍金加厚至30μ,大幅超越JEDEC制訂的3μ標準,輕鬆抵抗刮痕,以及惡劣環境下所帶來的損害。DRAMSSD都符合美國MIL-STD-810G的軍規標準。而DRAM模組更遠超越JEDEC10mm厚度要求,可更緊密地固定在主機板上不鬆脫。InnoRobust還整合了敷形塗層、寬溫技術、iCell 電源故障管理技術,InnoRobust資料安全防護技術則提供一整組的資料抹除功能。當SSD受到外力威脅時,可迅速刪除資料,甚至銷毀整個儲存裝置。單獨的30μ金手指、熱感應器等等,別家一線競爭者也有類似技術,但宜鼎把這些功能針對特定市場組成一個功能集。

(2)  InnoRobust 資料安全抹除技術: 執行安全抹除命令時,可有效地抹除儲存裝置內每個角落的資料,抹除方式符合軍規標準。抹除的方式有兩種:一、將安全抹除(Security Erase)的針腳短路;二、下達ATA命令來執行抹除的作業。「銷毀」是刪除資料的最終手段,該協定不僅可以抹除掉儲存裝置的所有資料,還可以將SSD的裝置資訊與韌體程式碼完全刪除殆盡,讓裝置無法恢復、使用,亦無法被系統辨識。在最糟的情況下,使用者需要確保裝置上的所有資料被完整破壞掉。因此,需要輸入高壓電流至模組上,來進行物理性燒毀,如此一來快閃記憶單元將因高壓電流的衝擊而導致內部的架構破壞殆盡,資料也徹底銷毀。儲存在SSD內的資料一旦被入侵,快速銷毀的時機掌控將非常重要。透過快速抹除功能,幾秒鐘內就可以將SSD的所有資料完全刪除。這個功能可透過針腳短路的方式,或是下達ATA命令來執行。

別家一線競爭者也有類似技術,創見和宇瞻叫硬體抹除技術,相較於透過軟體的方式利用ATA指令抹除資料,硬體抹除是利用外部開關透過控制器GPIO(General Purpose Input/Output; GPIO)來將電壓從高調整到低。讓硬體抹除腳位短路後,快速抹除功能就會被啟動,然後所有被寫入SSD的資料都會被完全抹除。被抹除的資料無法恢復,意指機密資料都將被安全地銷毀。
 
                                 資料來源: 創見官網
6.    軟體加值

(1)  iSmart工具
iSmart Tool
可以做 SSD 壽命檢驗,檢查損壞,配合硬體溫度偵測 SSD 的溫度,平均抹寫狀態分析、軟體防寫、閒置電源管理、資料存儲行為分析、警示預警、快速資料抹除,並可針對客戶需求客製化。

別家一線競爭者也有類似技術,宜鼎的iSmart和創見的SSD Scope Pro套裝軟體類似,可監控及管理SSD,包括硬碟資訊、狀態監控、掃描診斷、安全抹除、健康狀況警示、系統複製及遠端監控等。但創見Scope Pro最多可監控16SSD

(2)  iCAP雲端管理平台
Flash SSD
是有使用壽命的,而機器設備可用很多年,以往iSmartiCover等工具軟體都是單機版,要到每一台機器去看SSD壽命,2017年推iCAP,客戶可以容易的在電腦或手機上,用瀏覽器監看數千台、數萬台SSD的使用狀況和剩餘壽命,在適當時機自動發訊息通知工程師更換SSD,避免SSD損壞造成工業設備停機。

iCAP這種大規模的雲端SSD管理軟體,其他競爭者產品上還沒有看到。

各家競爭者的技術組合不盡相同,整體而言,宜鼎的firmwaresoftware能力和創新能力,都有不錯的能力。
 
三、 宜鼎的垂直應用領域
 
1.車載解決方案

(1)  應用領域: 重型車輛/車載網路(軍事用車、農林業用車、礦業用車)、車隊管理系統、休閒車、海事導航系統、使用車輛零件的靜態系統、強固型電腦、車載監視系統、車載電腦。

(2)  車載市場的需求

車載應用的需求
宜鼎的解決方案
車載環境中多重電磁干擾(EMI)
宜鼎是第一家獲得歐洲E-Mark認證的週邊設備廠商,所有車載產品都經過車載環境抗EMI設計和認證。
電源供應不穩定
使用iCelliData Guard技術保護SSD
車用電力缺乏
SSD支援DEVSLP極低功耗模式,功耗5mWs
高溫影響車載系統
SSD內建熱感應器,限制SSD速度在溫度限制內運作,透過MCU自動調整頻率。
軍規抗振動及強固DRAM設計
Flash DRAM產品通過美國軍規MIL-STD-810G標準,並在模組金手指和Slot之間,透過客製化的 mounting pad讓連結更加穩固,不受震動影響。
多塵及潮濕的環境
不導電敷形塗層(Conformal coating)保護DRAMFlash所用PCB上的元件,厚度0.03-0.13mm thick符合MIL- I-46058CIPC-A-610標準,耐潮輸、汙垢、灰塵和化學物質,和HumiSeal合作材料,於無塵室中處理。
車載系統平台廣泛
提供ARM based專用DRAM模組

(3)  用到的核心技術: iCellConformal CoatingiData GuardWide TemperatureThermal Sensor

2.航太與國防

(1)  應用領域: 強固型電腦、通訊系統、戰鬥管理系統、無人駕駛系統。

(2)  航太與國防市場的需求

航太與國防應用的需求
宜鼎的解決方案
惡劣的環境
InnoRobust強固性技術解決方案,能承受極大結構壓力及熱壓力,還具備電源管理功能,防止意外斷電造成的資料遺失,在極端險惡的環境下維持系統穩定運行與資料完整性。符合MIL-STD-810/G(軍事等級系統設計標準)MIL-I-46058C(矽力康敷形塗層標準)
資料安全不外流
產品具備自動鎖定功能。SSD採用AES 256位元加密,面對資料可能被竊取時,「清除(Erase)與銷毀(Destroy)」功能會自動啟用,將資料立即抹除,並對裝置進行物理性破壞。

(3)  用到的核心技術: iCellConformal CoatingiData GuardInnoRobustWide Temperature

3.嵌入式系統

(1)  應用領域: 各種客製化的設備例如自動化機器

(2)  嵌入式系統的需求

嵌入式系統的需求
宜鼎的解決方案
高度客製化需求
各種介面+各種尺寸的排列組合: SATA SSDSATA SlimM.2 SATACFastmSATASATADOM(免電源線)ServerDOMMiniPCIeDOMnaroSSDCF/SD/MicroSD/USB/USB EDC卡、嵌入式Disk Card
狹小空間尺寸要求
工規級設計
工規只是基本要求,宜鼎各項產品皆有抗衝擊/振動、抗極度溫差、絕緣模組抗電磁干擾。

(3)  用到的核心技術: Wide Temperature
 
4.Server

(1)  應用領域: 超融合系統。

(2)  Server市場的需求

Server市場的需求
宜鼎的解決方案
速度
SATADOM OS開機速度能夠比傳統介面裝置更快、更可靠,同時還可輕鬆設定RAID功能。
可擴充性
SATADOM尺寸小,免接電源線,省空間。Server DIMM記憶體模組採用矮版(Low-Profile)外形設計,減少對散熱風流的阻礙,增進熱能管理。SATADOM通過Windows Server 2016Hyper V,及VMware虛擬機管理程式的認證,並與常用Linux相容。
透過疊板設計出4TB以上大容量SSD
功耗
低瓦數解決方案。
壽命
工規品質,可靠度佳。

(3)  用到的核心技術: Thermal SensorCable-less SATADOM
 
5.博弈機台


     (1)  應用領域: 彩票機、吃角子老虎機、博弈伺服器、電子輪盤機、多人博弈機台。

(2)  博弈機台市場的需求

博弈機台市場的挑戰
宜鼎的解決方案
可靠性
針對博弈機台修改firmware,提高品質穩定、延長產品壽命。
安全性
防止被竄改或作弊的風險,iSMART軟體於儲存產品中整合firmware用來分割儲存空間,透過簡易的密碼設定,提供不同的使用者驗證層級。iSMART軟體與硬體切換開關有效防止資料竄改、資料寫入
客製化
機台製造商都必須遵守博弈行業法規,宜鼎firmware團隊需要針對客戶需求修改產品。

(3)  用到的核心技術: Write ProtectiData GuardiSLCWide Temperature

6.工業自動化

(1)  應用領域: 工業機器人、過程控制單元(PCU)、終端機、工業電腦

(2)  工業自動化市場的需求

工業自動化市場的需求
宜鼎的解決方案
可靠性、資料保存、強固性
除了工業環境之必須的強固、穩定、斷電資料保護之外,宜鼎軟體管理平台來監控、預測儲存系統生命週期,以及用戶警報系統,透過雲端來管理各類SSD狀況和壽命,預先更換防範機台或生產系統停頓斷線。

(3)  用到的核心技術: Conformal CoatingWide Temperature等。

7.安全監控(Surveillance)
     (1)  應用領域:網路連接儲存設備 (NAS)、網路監控錄影(NVR)、數位影像錄影(DVR)

(2)  安全監控市場的需求

安全監控市場的需求
宜鼎的解決方案
監視資料的穩定性
系統不穩定將造成影格遺失,發生安全監控漏洞, RECLine優化firmware架構並維持最佳穩定性,確保記錄資料完整。InnoREC產品系列針對長時間大量寫入的特性進行 firmware 優化與特殊的資料分流管理,維持 SSD 效能穩定,可大幅減少 SSD 長時間使用後效能下滑的現象,並克服監控系統撘配超高解析度鏡頭所創造的高速寫入效能需求的難題。
資料分析需要高速DRAM/SSD
安全監控的常需事後資料影響分析,資料分析需要更高速的記憶體及儲存解決方案。超矮板 (VLP, Very Low Profile) Mini DRAM 產品,和InnoREC  SSD產品有高性能表現確保完整記錄。
可擴充性/可升級性
PoE (Power Over Ethernet) 擴充卡,透過單一電線系統可同時傳輸訊號及送電,簡化系統升級方式。

(3)  用到的核心技術: iData GuardiCellGarbage Collection and TRIMQuick EraseThermal Sensor
 
8.網通、零售業      (1)  應用領域: 基地台、通訊基礎建設、POS、公共資訊機、數位看板。

      (2)  網通、零售業的需求

網通、零售業的需求
宜鼎的解決方案
長時間使用、高速運轉下的可靠性
針對嚴苛環境下的具備強固性和電源保護的Flash/DRAM模組產品,iSLC長期使用下提高SSD使用壽命。

(3)  用到的核心技術: iSLC、針對客戶需求,提供各項技術組合產品。
 

四、結論

1.    市場穩定成長,產業進入障礙高,而工控Flash/DRAM在工業系統/設備中,所佔成本比重不高,但卻是影響系統效能的重要零件,只要能提供更好的品質和更多的附加價值,客戶會願意花多一些價錢,無論從成長性、競爭穩定性、客戶價值鏈看,都是一個不錯的產業。

2.    目前工控應用都還是用SLCMLC,預計3Q18開始,NAND Flash廠商下一代的3D TLC  NAND將可以達到工控等集的品質需求,類似iSLCMLCSLC原理,將3D NANDSLC原理的技術,宜鼎等廠商已經開發完成,只等3D NAND顆粒品質提升到適合工控使用之後,就可推出,讓工控Flash/SSD的性價比提升,侵蝕更多一般Flash/SSD(早已用3D TLC NAND)HDD的市場。

3.    宜鼎的競爭力在於:
(1)
工業應用千百種,宜鼎聚焦垂直應用市場的需求,導引出技術發展和產品發展。

(2)透過各地的分公司、業務據點和代理商,服務全球2,500家客戶,單一客戶營收比重不高,業績穩定性高。

(3)核心技術需要長時間建立,一般Flash/DRAM模組或IPC廠商要跨入,需要花長時間,才能建立完整的產品技術組合,而且多種少量,和大量消費型產品模組公司的營運模式完全不同。新進入者往往只能先從強固性著手,不夠完備。



     (4)宜鼎將硬體客靠度、強固性等功能當作是基本功,透過Firmware針對領域別客戶做客製化,再用Software提供加值服務,投資了很多資源在FirmwareSoftware研發
4.    宜鼎去年有受惠DRAM/Flash漲價讓ASP和營收提升,彈ASP提升之後,毛利率沒有掉,難能可貴,1Q18營收持續高成長43% YoY,毛利率維持26%2Q18業績預計持平到小幅下滑,全年DRAMSLC/MLC NAND的價格估計持穩,預計營收81E,成長24% YoYEPS 13.7元。

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