固態(tài)驅(qū)動(dòng)器的熱管理的制作方法
【專利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備的一種類型，其使用非易失性固態(tài)存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，如閃速存儲(chǔ)器。隨著SSD性能要求的增長(zhǎng)，功率需求普遍增長(zhǎng)。此外，SSD的物理尺寸需求通常保持相同或變得更小。
[0002]功率需求的增長(zhǎng)而不相應(yīng)增加物理尺寸，導(dǎo)致了要從SSD消散更多熱量的挑戰(zhàn)。此外，SSD的新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定SSD上減少的氣流和更高的環(huán)境溫度，這進(jìn)一步阻礙熱量的消散。
【附圖說(shuō)明】
[0003]根據(jù)下文結(jié)合附圖時(shí)闡述的詳細(xì)描述，本公開(kāi)的實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)。提供附圖和相關(guān)的描述是為了說(shuō)明本公開(kāi)的實(shí)施例而不是要限制要求保護(hù)的范圍。
[0004]圖1是根據(jù)實(shí)施例的固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)的截面圖。
[0005]圖2是根據(jù)實(shí)施例的SSD的截面圖。
[0006]圖3是根據(jù)實(shí)施例的SSD的截面圖。
[0007]圖4A提供了根據(jù)實(shí)施例的SSD的外部的頂視圖。
[0008]圖4B提供了根據(jù)實(shí)施例的圖4A的SSD的外部的側(cè)視圖。
[0009]圖5A提供了根據(jù)實(shí)施例的SSD的外部的頂視圖。
[0010]圖5B提供了根據(jù)實(shí)施例的圖5A的SSD的外部的側(cè)視圖。
[0011 ]圖5C提供了根據(jù)實(shí)施例的圖5A和5B的SSD的外部的不同的側(cè)視圖。
[0012]圖6A提供了根據(jù)實(shí)施例的SSD的外部的頂視圖。
[0013]圖6B提供了根據(jù)實(shí)施例的圖6A的SSD的外部的側(cè)視圖。
[0014]圖6C提供了根據(jù)實(shí)施例的圖6A和6B的SSD的外部的不同的側(cè)視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]在下面的詳細(xì)描述中，闡述了大量具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本公開(kāi)的全面理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將顯而易見(jiàn)的是，所公開(kāi)的各種實(shí)施例可以在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些的情況下實(shí)施。在其它實(shí)例中，公知的結(jié)構(gòu)和技術(shù)沒(méi)有詳細(xì)示出，是為了避免不必要地使各個(gè)實(shí)施例難以理解。
[0016]圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD) 100的截面圖。如將由那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員意識(shí)到的那樣，圖1至3的截面圖并未按比例繪制以提供對(duì)本公開(kāi)更加清晰的理解。
[0017]如圖1所示，SSD 100包括具有上框部118和下框部142的框架，其具有印刷電路板(PCB) 102安裝在下框部142中或下框部142上。調(diào)整上框部118和下框部142的尺寸以符合針對(duì)SSD 100的特定形狀因子(form factor)，如2.5英寸的形狀因數(shù)?？虿?18和142可由導(dǎo)熱材料構(gòu)成以將熱量從SSD 100消散。這樣的框架材料可以包括，例如，鋁合金，諸如具有167W/mK導(dǎo)熱率的6061-T6。
[0018]片上系統(tǒng)(S0C) 110與DDR 104和閃速存儲(chǔ)器108和114 一起安裝在PCB 102的底側(cè)。如圖1所示，DDR 113和閃速存儲(chǔ)器106和116安裝在PCB 102的頂側(cè)。盡管圖1中示出了熱生成部件的一種布置，但那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到本公開(kāi)并不限于PCB 102上的部件的具體數(shù)量或特定布置。例如，其它實(shí)施例可以包括圖1所示部件的更多或更少安裝在PCB 102的單側(cè)。
[0019]S0C 110是能夠充當(dāng)用于管理SSD 100中的數(shù)據(jù)的控制器的集成電路(1C)。DDR113和104是提供用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的易失性存儲(chǔ)器的1C。DDR 113和104可以包括，例如，雙倍數(shù)據(jù)速率同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(DDR SDRAM)，如DDR SDRAM，DDR2 SDRAM，或DDR3SDRAMo
[0020]在圖1的示例中，閃速存儲(chǔ)器106，108，120和122提供用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)器(NVM)，并且可以包括，例如，NAND閃速存儲(chǔ)器。盡管圖1的示例包括閃速存儲(chǔ)器，但其它實(shí)施例可以包括任意類型的固態(tài)存儲(chǔ)器。在這點(diǎn)上，這樣的固態(tài)存儲(chǔ)器可包括各種類型的存儲(chǔ)設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)，如硫系RAM(C-RAM)，相變存儲(chǔ)器(PC-RAM或PRAM)，可編程金屬化單元RAM(PMC-RAM或PMCm)，雙向通用存儲(chǔ)器(0UM)，阻變RAM(RRAM)，NAND存儲(chǔ)器(例如，單層單元(SLC)存儲(chǔ)器，多層單元(MLC)存儲(chǔ)器，或其任意組合)，N0R存儲(chǔ)器，EEPR0M，鐵電存儲(chǔ)器(FeRAM)，磁阻RAM(MRAM)，其它分立的NVM芯片，或其任意組合。
[0021]SSD 100還包括熱界面材料(??Μ)層112，114，116，117和119，其在一側(cè)的框部與另一側(cè)的安裝在PCB 102上的部件之間提供導(dǎo)熱層。??Μ層112，114，116，117和119可以包括用于導(dǎo)熱的本領(lǐng)域已知的任意熱界面材料或材料的組合，諸如相變金屬合金(PCMA)，石墨烯，或硅基材料。在一個(gè)示例中，??Μ層112，114，116，117和119可在通過(guò)??Μ層的特定方向上具有1至6W/mK的導(dǎo)熱率。此外，??Μ層可以包括柔性材料或?qū)嵊椭酝ㄟ^(guò)填充由于框部118和142上以及安裝在PCB 102上的部件上的表面不完整而產(chǎn)生的氣隙來(lái)改善導(dǎo)熱率。
[0022]如圖1所示，沿著下框部142的內(nèi)表面的??Μ層112通過(guò)可以包括空氣的間隙115與??Μ層117分離(即，沒(méi)有直接接觸)。分離??Μ層的一個(gè)原因是減少SSD 100中的較高的熱生成部件向其它部件的熱傳遞。在圖1的示例中，??Μ層112與??Μ層117分離以減少?gòu)腟0C 110向DDR 104以及閃速存儲(chǔ)器108和114的熱傳遞，這是因?yàn)檫@些部件易受過(guò)熱的影響。此外，S0C 110通常比DDR 104以及閃速存儲(chǔ)器108和114顯著地產(chǎn)生更多的熱量。例如，當(dāng)使用外圍部件互連交換(PCIe)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，相比于DDR 104和113產(chǎn)生的近似300毫瓦特以及閃速存儲(chǔ)器106，108，120和122產(chǎn)生的近似500毫瓦特，S0C 110可以產(chǎn)生2到8瓦特。因此分離??Μ層112和117以防止熱量從S0C 110傳輸至SSD 100的其它部件。
[0023]此外，沿著下框部142的內(nèi)表面的??Μ層114和117通過(guò)間隙105彼此分離，以減少可另外在DDR 104與閃速存儲(chǔ)器108和122之間傳導(dǎo)的熱量。類似地，沿著上框部118的內(nèi)表面的??Μ層116和119通過(guò)間隙107彼此分離。
[0024]圖1的示例還包括在上框部118與下框部142之間的石墨烯層123 (即，石墨片)，其充當(dāng)散熱器以及在上框部118與下框部142之間的導(dǎo)熱層。石墨烯層123通常實(shí)現(xiàn)上框部118與下框部142之間更好的熱傳遞。由于石墨烯的高導(dǎo)熱率(在平行的χ-y平面大約1500瓦特/米-開(kāi)爾文，而在垂直的ζ平面大約15瓦特/米-開(kāi)爾文)，其還可用在??Μ層 112，114，116，117 和 119 中。
[0025]在其它實(shí)施例中，可以省略石墨烯層123以使得框部118和142彼此直接接觸。在另外的其它實(shí)施例中，可以利用不同類型的導(dǎo)熱層來(lái)替換石墨烯層123，如導(dǎo)熱油脂。
[0026]圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的SSD 200的部分截面圖。如圖2所示，SSD 200包括安裝在PCB 202上的框架218。S0C 210經(jīng)由焊錫球212也安裝在PCB 202上。PCB 202包括平面204，其充當(dāng)S0C 210—側(cè)上的導(dǎo)熱層。平面204可以包括銅，并且還可充當(dāng)電導(dǎo)體，以用于提供接地或用于在安裝在PCB 202上的諸如S0C 210之類的部件與存儲(chǔ)器部件(未示出)之間傳輸信號(hào)。另一方面，平面204可以是專用的導(dǎo)熱平面，以便將熱量直接從S0C210傳輸至框架218，而不連接到PCB 202上的其它部件。
[0027]如那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，PCB 202可以包括多個(gè)平面。某些平面，如平面204，可通過(guò)比其它平面更厚和/或使用比其它平面中的材料具有更重的重量和/或具有更高導(dǎo)熱率的材料(例如，銅)而被預(yù)先處置以用于導(dǎo)熱。此外，這樣的導(dǎo)熱平面位于更接近PCB 202的外表面處以便更好地改善熱傳遞。
[0028]如圖2所示，S0C 210通過(guò)球212和孔208 (如，微孔)連接至平面204。球212可以是球柵陣列(BGA)的一部分以用于將S0C 210安裝在PCB 202上。那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖2中球和孔的數(shù)量是用于示例性目的，并且球和孔的實(shí)際數(shù)量可以不同，而不脫離本公開(kāi)的范圍。
[0029]孔206通過(guò)石墨烯層223提供了從平面204到框架218的導(dǎo)熱路徑。在圖2的示例中，框架218連接至PCB 202以便在框架和S0C 210之間定義第一導(dǎo)熱路徑。第一導(dǎo)熱路徑使用箭頭222和220示出，其表示熱量從S0C 210通過(guò)球212，孔208，平面204，孔206和石墨烯層223吸取到框架218。如上所述的導(dǎo)熱平面，某些孔，諸如孔206和/或孔208，可以通過(guò)比其它孔更厚和/或使用比其它孔中的材料具有更重的重量和/或具有更高導(dǎo)熱率的材料(例如，銅)而被預(yù)先處置以用于導(dǎo)熱。此外，可以設(shè)置這樣的導(dǎo)熱孔以便更好地改善熱傳遞。
[0030]在S0C 210的相對(duì)側(cè)，??Μ 214位于S0C 210和石墨烯層216之間，以便在框架218和S0C 210之間定義第二導(dǎo)熱路徑。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)具有兩個(gè)用于S0C 210的導(dǎo)熱路徑，增加從S0C 210到框架218的熱量吸取通常是可能的，在框架218中來(lái)自SSD 200的熱量可從框架218的外部消散。
[0031]第二導(dǎo)熱路徑使用箭頭228示出，其表示熱量從S0C 210通過(guò)??Μ層214和石墨烯層216吸取到框架218。因?yàn)槭?16沿著框架218的長(zhǎng)度延伸，因此石墨烯層216在框架218的內(nèi)表面上擴(kuò)散熱量以增加傳輸至框架218的熱量。
[0032]??Μ層214可以包括任意熱界面材料或現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于導(dǎo)熱的材料的組合，如相變金屬合金(PCMA)，石墨烯，或硅基材料。此外，??Μ層214可以包括柔性材料或?qū)嵊椭酝ㄟ^(guò)填充由于S0C 210上的表面不完整而產(chǎn)生的氣隙來(lái)改善導(dǎo)熱率。在其它實(shí)施例中，可從第二導(dǎo)熱路徑省略??Μ層214或石墨烯層216，以使得S0C 210和框架218之間的導(dǎo)熱層僅包括石墨烯層216或??Μ層214。
[0033]圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的SSD 300的部分截面圖。如圖3所示，SSD 300包括安裝在PCB 302上的上框部318和下框部342。S0C 310和閃速存儲(chǔ)器309通過(guò)焊錫球312也安裝在PCB 302的底側(cè)上。
[0034]PCB 302包括平面304，其充當(dāng)閃速存儲(chǔ)器309和S0C 310的一側(cè)上的導(dǎo)熱層。平面304可以包括銅，并且還可以充當(dāng)電導(dǎo)體，以用于提供接地或用于在安裝在PCB 302上的其它部件之間傳輸信號(hào)。
[0035]如那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，PCB 302可以包括多個(gè)平面。在這點(diǎn)上，某些平面，諸如平面304可以如上參考圖2所討論的那樣被預(yù)先處置以用于導(dǎo)熱。此外，這樣的導(dǎo)熱平面可以位于更加靠近PCB 302的外表面以便更好地改善熱傳遞。
[0036]如圖3所示，平面304包括中斷321，以使得平面304是沒(méi)有連續(xù)跨過(guò)其全部長(zhǎng)度的。諸