CN109542177A - 用于固态驱动器的总成及固态驱动器总成 - Google Patents

用于固态驱动器的总成及固态驱动器总成 Download PDF

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Abstract

一种用于固态驱动器(SSD)的总成包括基础印刷电路板以及至少一个U.2连接器，所述基础印刷电路板具有外围组件互连快速(PCIe)适配器形状因数，所述至少一个U.2连接器能够连接到下一代小形状因数(NGSFF)装置。NGSFF装置包括NGSFF印刷电路板、第一PCIe连接器及第二PCIe连接器。NGSFF印刷电路板能够接纳至少一个固态驱动器装置且包括第一端及第二端，其中所述第一端与所述第二端相对。第一PCIe连接器位于所述NGSFF印刷电路板的所述第一端的边缘处且能够实体上插入到所述基础印刷电路板上的所述至少一个U.2连接器中，且第二PCIe连接器位于所述NGSFF印刷电路板的所述第二端的边缘处且能够接纳另一NGSFF印刷电路板的第一PCIe连接器。

Description

用于固态驱动器的总成及固态驱动器总成
技术领域
本文所公开的主题大体来说涉及固态驱动器(SSD)的形状因数，且更具体来说，涉及一种可在主机系统中进行热抽换的固态驱动器的模块化形状因数。
背景技术
非易失性存储快速(Non-volatile memory express，NVMe)存储装置对于数据中心中的超大规模服务器而言正变得流行，且NVMe存储装置正在取代数据中心中的遗留的硬盘驱动器(hard disk drive，HDD)及遗留的固态驱动器(solid-state drive，SSD)。
发明内容
实施例提供一种用于固态驱动器的总成，所述用于固态驱动器的总成可包括基础印刷电路板(printed circuit board，PCB)以及至少一个U.2连接器，所述基础印刷电路板具有外围组件互连快速(peripheral component interconnect express，PCIe)适配器形状因数，所述至少一个U.2连接器连接到下一代小形状因数(next generation small formfactor，NGSFF)装置。所述NGSFF装置可包括NGSFF PCB、第一PCIe连接器及第二PCIe连接器。所述NGSFF PCB可能够接纳至少一个SSD装置且可包括第一端及第二端，其中所述第一端与所述第二端相对。第一PCIe连接器可位于所述NGSFF PCB的所述第一端的边缘处且可能够实体上插入到所述基础PCB上的所述至少一个U.2连接器中。所述第二PCIe连接器可位于所述NGSFF PCB的所述第二端的边缘处且可能够接纳另一NGSFF PCB的第一PCIe连接器。
另一个实施例提供一种SSD总成，所述SSD总成可包括基础PCB及NGSFF装置。所述基础PCB可包括PCIe形状因数以及至少一个U.2连接器。所述NGSFF装置可包括NGSFF PCB、第一PCIe连接器及第二PCIe连接器。所述NGSFF PCB可能够接纳至少一个SSD装置，且可包括第一端及第二端，其中所述第一端与所述第二端相对。所述第一PCIe连接器可位于所述NGSFF PCB的所述第一端的边缘处，且可能够实体上插入位于所述基础PCB上的所述至少一个U.2连接器中。所述第二PCIe连接器可位于所述NGSFF PCB的所述第二端的边缘处，且可能够接纳另一NGSFF PCB的第一PCIe连接器。所述NGSFF装置可能够相对于所述基础PCB进行热抽换。
再一个实施例提供一种SSD总成，所述SSD总成可包括PCIe适配器卡以及至少一个基础PCB。所述PCIe适配器卡可包括至少一个第一PCIe连接器，其中每一第一PCIe连接器可能够接纳作为基础PCB的一部分的第二PCIe连接器。每一基础PCB可包括：第一端及第二端，其中所述第一端可与所述第二端相对；至少一个SSD装置；所述第二PCIe连接器，位于所述基础PCB的所述第一端的边缘处；以及第三PCIe连接器，位于所述基础PCB的所述第二端的边缘处，其中所述第三PCIe连接器可能够接纳另一基础PCB的第二PCIe连接器。所述第二PCIe连接器可包括多个PCIe通路，且所述第三PCIe连接器可包括多个PCIe通路。所述PCIe适配器卡可包括半高度半长度(half height,half length，HHHL)形状因数。在一个实施例中，所述PCIe适配器卡还可包括面板，所述面板具有开口，至少一个基础PCB可能够通过所述开口而相对于所述PCIe适配器卡上的所述第一PCIe连接器进行热抽换。
附图说明
在以下部分中，将参照各图中所示的示例性实施例来阐述本文所公开的主题的各个方面，在各图中：
图1A示出根据本文所公开主题的相对于适配器总成装置的两个NGSFF形状因数模块。
图1B及图1C分别示出根据本文所公开主题的相对于适配器总成装置的NGSFF形状因数模块的两个替代示例性实施例。
图2A示出可被配置成接纳一个或多个NGSFF形状因数模块的PCIe适配器卡的示例性实施例。
图2B概念性地示出根据本文所公开主题的被配置成PCIe适配器卡的适配器总成装置的后面板上的可闭合开口的可能位置。
图2C示出根据本文所公开主题的相对于主机装置的被配置成PCIe适配器卡的适配器总成装置的透视图，PCIe适配器卡可插入到主机装置中。
具体实施方式
在以下详细说明中，阐述许多具体细节来提供对公开内容的透彻理解。然而，所属领域中的技术人员应理解，无需这些具体细节也可实践所公开的各个方面。在其他情形中，未详细阐述众所周知的方法、流程、组件及电路，以免使本文所公开的主题模糊不清。
本说明书通篇中所提及的“一个实施例(one embodiment)”或“实施例(anembodiment)”意指结合所述实施例所阐述的特定特征、结构或特性可包括于本文所公开的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中各处出现的短语“在一个实施例中(in oneembodiment)”或“在实施例中(in an embodiment)”或者“根据一个实施例(according toone embodiment)”(或具有相似含义的其他短语)可未必均指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定特征、结构或特性可采用任何合适的方式进行组合。就此而言，本文所用的词“示例性(exemplary)”意指“用作实例、例子或例示”。本文被阐述为“示例性”的任何实施例不应被视为与其他实施例相比必定是优选的或有利的。另外，根据本文中的论述的上下文而定，单数用语可包括对应的复数形式且复数用语可包括对应的单数形式。还应注意，本文中所示及所论述的各个图(包括组件图)仅是出于例示目的，而并非按比例示出。相似地，示出各种波形及时序图仅是用于例示目的。举例来说，为清晰起见，可相对于其他元件夸大元件中的一些元件的尺寸。另外，在适当情况下，在各个图中重复使用参考编号来指示对应的元件和/或类似元件。
本文所用术语仅是用于阐述特定示例性实施例的目的，而非旨在限制所主张的主题。除非上下文另外清楚地指明，否则本文所用单数形式“一(a、an)”及“所述(the)”旨在也包括复数形式。还应理解，当在本说明书中使用用语“包括(comprises和/或comprising)”时，是指明所陈述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。本文所用用语“第一(first)”、“第二(second)”等被用作位于所述用语后面的名词的标签，且除非明确定义，否则所述用语并不隐含着任何类型的排序(例如，空间排序、时间排序、逻辑排序等)。此外，在两个或更多个图中可使用相同的参考编号来指代具有相同或相似功能的部件、组件、区块、电路、单元或模块。然而，这种用法仅是为了使例示简洁且易于论述起见；所述用法并不隐含着这种组件或单元的构造细节或架构细节在所有实施例中均是相同的或者这些共同提及的部件/模块是实施本文中所公开特定实施例的教示内容的唯一方式。
除非另外定义，否则本文所用所有用语(包括技术及科学用语)的含义均与本主题所属领域中的一般技术人员所通常理解的含义相同。还应理解，用语(例如在常用词典中所定义的用语)应被解释为具有与其在相关技术的上下文中的含义一致的含义，且除非在本文中明确定义，否则不应将其解释为具有理想化或过于正式的意义。
本文所公开的主题提供一种适配器总成装置，所述适配器总成装置可能够接纳一个或多个下一代小形状因数(NGSFF)模块。在一个实施例中，所述适配器总成装置可能够接收NGSFF模块，所述NGSFF模块可包括为现有服务器存储装置提供高密度及高性能的SSD。另外，被配置成具有NGSFF的SSD可连接到具有U.2连接器的适配器总成装置。
在一个实施例中，一种适配器总成装置可能够接纳NGSFF模块，所述NGSFF模块可包括位于一端上的卡边缘连接器以及位于另一端上的母连接器(female connector)，所述母连接器也接纳NGSFF的卡边缘连接器，以使得各个NGSFF模块可采用级联型方式端对端地插入到彼此中。因此，通过将NGSFF模块插入在一起，组合SSD装置可具有比单个NGSFF的长度长的形状因数。因此，模块化NGSFF的不同实施例可被配置成具有不同的长度要求及密度要求以适配不同的应用。举例来说，单个NGSFF SSD模块可用于存储服务器应用，而两个NGSFF SSD形状因数模块可连接在一起并用于存储-抽屉应用(storage-drawerapplication)。
本文所公开的适配器总成装置被配置成像外围组件互连快速(PCIe)适配器一样且能够接纳NGSFF模块，以使用户能够将可热插拔的高密度及高性能NVMe存储装置添加到任何现有的存储服务器，所述存储服务器在主机计算机中包括例如PCIe插槽。也就是说，本文所公开的适配器总成装置可被配置成PCIe适配器卡，所述PCIe适配器卡可能够方便地接纳一个或多个可热抽换NGSFF SSD模块，而无需从主机装置移除整个PCIe适配器卡。NGSFF模块的可热抽换性可通过PCIe适配器卡上的连接器提供，所述连接器允许NGSFF模块插入到PCIe适配器卡的顶部或通过后面板边缘插入。举例来说，在一个实施例中，可在PCIe适配器卡的后面板中提供可闭合开口，其中当PCIe适配器卡插入到主机装置的PCIe插槽中时所述可闭合开口是可进入的。这种配置使得用户能够打开PCIe适配器卡的可闭合开口以及NGSFF模块，而无需移除PCIe适配器卡。
图1A示出根据本文所公开主题的适配器总成装置100以及两个NGSFF模块103。在一个实施例中，适配器总成装置100可包括基础印刷电路板(PCB)101以及一个或多个常规U.2连接器102，所述一个或多个常规U.2连接器102各自被配置成接纳NGSFF模块103。适配器总成装置100可具有可选择的形状因数，所述可选择的形状因数可基于给定应用而定。举例来说，在一个实施例中，适配器总成装置100的形状因数可被配置成具有PCIe形状因数。在另一个实施例中，适配器总成装置100的形状因数可处于PCIe适配器的形状内。在又一个实施例中，适配器总成装置100可具有标准2.5或3.5英寸驱动器的形状因数。
每一个NGSFF模块103可包括基础PCB 104、处于PCB 104的一端处的卡边缘连接器105以及处于PCB 104的与卡边缘连接器105相对的一端处的连接器106。连接器106可被配置成接纳另一个NGSFF模块(图中未示出)的卡边缘连接器。在一个实施例中，卡边缘连接器105与连接器106两者均可被配置成用于多个PCIe通路。举例来说，卡边缘连接器105与连接器106两者均可被配置成提供PCIe 2X接口。在另一个实例中，卡边缘连接器105与连接器106两者均可被配置成用于PCIe 4X接口。
在一个实施例中，适配器总成装置100可具有被配置成接纳至少一个约110mm x30.5mm的NGSFF模块103的形状因数。在另一个实施例中，适配器总成装置100可具有被配置成接纳至少两个NGSFF模块103的形状因数。
在一个实施例中，NGSFF模块103可包括一个或多个SSD存储装置107。在一个实施例中，NGSFF模块103可包括高达32TB的NVMe存储容量，且还可提供大约1M的随机读取每秒输入输出量(Input/Output Per Second，IOPS)。然而应理解，NGSFF模块103的实施例可包括多于32TB的NVMe存储和/或可提供更多的随机读取IOPS。
NGSFF模块103中的每一者可分别相对于适配器总成装置100上的对应的U.2连接器102进行热抽换。在一个实施例中，至少一个U.2连接器102可包括预充电引脚，且其他引脚具有用于支持NGSFF模块103的热抽换性的级段。在另一个实施例中，至少一个U.2连接器102可包括交错的引脚以确保在已建立起可靠的系统地电位之前NGSFF模块103中没有灵敏电路连接到电源。在另一个实施例中，至少一个U.2连接器102可包括交错的引脚，以使得首先建立NGSFF模块103的地电位，接着对数据线进行连接，且最后对电源线进行连接。另外地或作为另外一种选择，适配器总成装置100可包括一个或多个可选的热抽换控制器108，热抽换控制器108可嵌入在适配器总成装置100的背侧中或安装在适配器总成装置100的背侧上，以使得可对进入到已热抽换到U.2连接器102中的NGSFF模块103的突入电流(in-rushcurrent)以及施加到已热抽换到U.2连接器102中的NGSFF模块103的电压进行控制。同样另外地或作为另外一种选择，NGSFF模块103可包括热抽换控制器109，热抽换控制器109可对进入到NGSFF模块103的突入电流以及施加到NGSFF模块103的电压进行控制。
图1A中的参考编号110及111在概念上指示当NGSFF模块103连接到U.2连接器102时适配器总成装置100上可供NGSFF模块103定位的示例性位置。适配器总成装置100可包括连接器112，PCIe通路可通过连接器112连接到主机装置(图中未示出)。应理解，适配器总成装置100的另一个实施例可包括当NGSFF装置103连接到适配器总成装置100时可供NGSFF装置103定位的仅一个位置。
图1B及图1C分别示出适配器总成装置100a及100b以及NGSFF模块103的两个替代示例性实施例。在图1B中，适配器总成装置100a可被配置成使得NGSFF模块103的PCIe 2X接口可直接连接到位于适配器总成装置100a外部的主机装置(图中未示出)。在图1C中，适配器总成装置100b在NGSFF模块103的PCIe 2X接口与位于U.2形状因数装置100b外部的主机装置(图中未示出)之间可配置有可控制开关113。
图2A示出根据本文所公开主题的可被配置成接纳一个或多个NGSFF形状因数模块103的PCIe适配器卡200的示例性实施例。在一个实施例中，NGSFF SSD形状因数模块103可被配置成包括高达32TB的NVMe存储容量，且可向具有PCIe插槽的任何服务器系统提供大约1M的随机读取IOPS。PCIe适配器卡200可被配置成具有半高度半长度(HHHL)形状因数(即，标称64.40mm宽x167.65mm长x14.47mm深)。在一个实施例中，PCIe适配器卡200可包括提供第三代X8接口的卡边缘连接器201。参考编号202及203在概念上指示当NGSFF模块103连接到PCIe适配器卡200时PCIe适配器卡200上可供NGSFF模块103定位的示例性位置。应理解，PCIe适配器卡200的另一个实施例可包括当NGSFF装置103连接到PCIe适配器卡200时可供NGSFF装置103定位的仅一个位置。
PCIe适配器卡200可接纳一个或多个NGSFF模块103，所述一个或多个NGSFF模块103可能够热插入到PCIe适配器卡200上的对接连接器(图中未示出)。在一个实施例中，PCIe适配器卡200可包括后面板，后面板具有一个或多个可闭合开口以使用户能够选择性地插入或移除一个或多个NGSFF模块103，由此提供方便的可维护性以及灵活的系统配置。图2B在概念上示出PCIe适配器卡200的后面板204上的可闭合开口的可能的位置205及206。在一个实施例中，开口可包括铰接门(hinged door)。在另一个实施例中，开口可通过使用可插入到开口中的插塞而为可闭合的。在又一个实施例中，开口可不为可闭合的。因此，不同于传统的SSD PCIe适配器卡，本文所公开的PCIe适配器卡200不需要用户打开服务器盖来移除PCIe适配器卡，以便将作为连接到PCIe适配器卡的NGSFF模块103的一部分的SSD装置移除来进行维修。另外，NGSFF SSD103可包含可通过PCIe适配器卡200的后面板204被看到的一个或多个发光二极管(light emitting diode，LED)207(图2B)以指示活动状态。在替代实施例中，PCIe适配器卡200可被配置成使得NGSFF模块可从顶部方向插入到PCIe适配器卡中。
图2C示出根据本文所公开主题的相对于主机装置300的PCIe适配器卡200的透视图，PCIe适配器卡200可插入到主机装置300中。PCIe适配器卡200的卡边缘连接器201被指示为可插入到主机装置300的母板302上的对应的对接连接器301。在另一个替代实施例中，PCIe适配器卡200可被配置成包括与传统2.5英寸或3.5英寸硬盘驱动器(hard diskdrive，HDD)形状因数匹配的壳体，从而使NGSFF SSD能够用于遗留的数据中心设备中。
如所属领域中的技术人员将认识到，可在各种各样的应用中对本文所述创新概念进行修改及改变。因此，所主张主题的范围不应仅限于以上所论述的任何具体示例性教示内容，而是由以上权利要求书来界定。

Claims (20)

1.一种用于固态驱动器的总成，其特征在于，包括：
基础印刷电路板，具有外围组件互连快速适配器形状因数；以及
至少一个U.2连接器，能够连接到下一代小形状因数装置。
2.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述下一代小形状因数装置包括：
下一代小形状因数印刷电路板，能够接纳至少一个固态驱动器装置，所述下一代小形状因数印刷电路板包括第一端及第二端，所述第一端与所述第二端相对；
第一外围组件互连快速连接器，位于所述下一代小形状因数印刷电路板的所述第一端的边缘处，所述第一外围组件互连快速连接器能够实体上插入到所述基础印刷电路板上的所述至少一个U.2连接器中；以及
第二外围组件互连快速连接器，位于所述下一代小形状因数印刷电路板的所述第二端的边缘处，所述第二外围组件互连快速连接器能够接纳另一下一代小形状因数印刷电路板的第一外围组件互连快速连接器。
3.根据权利要求2所述的总成，其特征在于，还包括所述至少一个固态驱动器装置。
4.根据权利要求3所述的总成，其特征在于，所述下一代小形状因数印刷电路板能够相对于所述基础印刷电路板进行热抽换。
5.根据权利要求2所述的总成，其特征在于，所述第一外围组件互连快速连接器包括多个外围组件互连快速通路。
6.根据权利要求5所述的总成，其特征在于，所述第二外围组件互连快速连接器包括多个外围组件互连快速通路。
7.根据权利要求1所述的总成，其特征在于，所述总成包括外围组件互连快速适配器卡。
8.根据权利要求7所述的总成，其特征在于，所述外围组件互连快速适配器卡包括半高度半长度形状因数。
9.根据权利要求7所述的总成，其特征在于，所述外围组件互连快速适配器卡还包括面板，所述面板包括开口，下一代小形状因数装置能够通过所述开口而相对于所述外围组件互连快速适配器卡上的所述至少一个U.2连接器进行热抽换。
10.一种固态驱动器总成，其特征在于，包括：
基础印刷电路板，包括外围组件互连快速形状因数及至少一个U.2连接器；以及
下一代小形状因数装置，所述下一代小形状因数装置包括：
下一代小形状因数印刷电路板，能够接纳至少一个固态驱动器装置，所述下一代小形状因数印刷电路板包括第一端及第二端，所述第一端与所述第二端相对；
第一外围组件互连快速连接器，位于所述下一代小形状因数印刷电路板的所述第一端的边缘处，所述第一外围组件互连快速连接器能够实体上插入位于所述基础印刷电路板上的所述至少一个U.2连接器中；以及
第二外围组件互连快速连接器，位于所述下一代小形状因数印刷电路板的所述第二端的边缘处，所述第二外围组件互连快速连接器能够接纳另一下一代小形状因数印刷电路板的第一外围组件互连快速连接器。
11.根据权利要求10所述的固态驱动器总成，其特征在于，所述下一代小形状因数装置能够相对于所述基础印刷电路板进行热抽换。
12.根据权利要求11所述的固态驱动器总成，其特征在于，所述第一外围组件互连快速连接器包括第一多个外围组件互连快速通路，且
其中所述第二外围组件互连快速连接器包括第二多个外围组件互连快速通路。
13.根据权利要求12所述的固态驱动器总成，其特征在于，所述基础印刷电路板包括外围组件互连快速适配器卡。
14.根据权利要求10所述的固态驱动器总成，其特征在于，所述基础印刷电路板包括外围组件互连快速适配器卡。
15.根据权利要求14所述的固态驱动器总成，其特征在于，所述外围组件互连快速适配器卡包括半高度半长度形状因数。
16.根据权利要求14所述的固态驱动器总成，其特征在于，所述外围组件互连快速适配器卡还包括面板，所述面板包括开口，所述下一代小形状因数装置能够通过所述开口而相对于所述至少一个U.2连接器进行热抽换。
17.一种固态驱动器总成，其特征在于，包括：
外围组件互连快速适配器卡，包括至少一个第一外围组件互连快速连接器，所述至少一个第一外围组件互连快速连接器中的每一第一外围组件互连快速连接器能够接纳作为基础印刷电路板的一部分的第二外围组件互连快速连接器；以及
至少一个所述基础印刷电路板，所述至少一个基础印刷电路板中的每一基础印刷电路板包括：
第一端及第二端，所述第一端与所述第二端相对；
至少一个固态驱动器装置；
所述第二外围组件互连快速连接器，位于所述基础印刷电路板的所述第一端的边缘处；以及
第三外围组件互连快速连接器，位于所述基础印刷电路板的所述第二端的边缘处，所述第三外围组件互连快速连接器能够接纳另一基础印刷电路板的第二外围组件互连快速连接器。
18.根据权利要求17所述的固态驱动器总成，其特征在于，所述第二外围组件互连快速连接器包括第一多个外围组件互连快速通路，且
其中所述第三外围组件互连快速连接器包括第二多个外围组件互连快速通路。
19.根据权利要求18所述的固态驱动器总成，其特征在于，所述外围组件互连快速适配器卡包括半高度半长度形状因数。
20.根据权利要求19所述的固态驱动器总成，其特征在于，所述外围组件互连快速适配器卡还包括面板，所述面板包括开口，至少一个基础印刷电路板能够通过所述开口而相对于所述外围组件互连快速适配器卡上的所述第一外围组件互连快速连接器进行热抽换。
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