CN116881179B - 固态硬盘配置方法、固态硬盘和服务器 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种固态硬盘配置方法、固态硬盘和服务器。所述方法包括：获取预制作固态硬盘的硬盘裸容量及固态硬盘的外壳内部尺寸；根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型；根据确定的存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型，结合所述固态硬盘的外壳内部尺寸确定印制电路板的类型；根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板；形成与预制作硬盘裸容量相对应的固态硬盘。本申请可以减少硬件制作成本，且对应的硬盘裸容量规格多，能提供规格多样化的固态硬盘。
Description
技术领域
本申请涉及固态硬盘配置技术领域，特别是涉及一种固态硬盘配置方法、固态硬盘和服务器。
背景技术
众所周知，与HDD（Hard Disk Drive，机械硬盘）相比，SSD（Solid State Disk，固态硬盘）在速度，功耗，容量，噪声，可靠性等性能方面具有较大优势，在现阶段，尽管前者在价格上有一定优势，但随着TLC（Trinary-Level Cell，三层存储单元）、QLC（Quad-LevelCell，四层存储单元）、FLASH（Flash EEPROM Memory，闪存存储器芯片，NAND Flash是Flash的一种）闪存颗粒的普遍应用，SSD也越来越受到用户的青睐，使其更广泛应用于服务器、存储等设备中。因此针对SSD供应商而言，如何设计出硬件成本及性价比更优的产品，是目前不断优化的目标。
SSD相关硬件设计或者产品规格为了硬件PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）或者物料的归一化，各个容量点的成本（如DRAM物料，PCB成本，外壳成本等）并没有达到最优。业界通用的设计方案，为了实现部分不同容量点盘的实现，可能用一种PCB方案或者同一种规格的DRAM方案来实现，但这样每个容量点的硬件设计成本无法达到最优，或者某些容量点产品规格缺少，造成产品成本高或者规格少。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够将每个容量点的硬件的成本达到最优，实现产品规格多样化的固态硬盘配置方法、固态硬盘和服务器。
一方面，提供一种固态硬盘配置方法，其包括以下步骤：
获取预制作固态硬盘的硬盘裸容量及固态硬盘的外壳内部尺寸；
根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型；
根据确定的存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型，结合所述固态硬盘的外壳内部尺寸确定印制电路板的类型；
根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板；
形成与预制作硬盘裸容量相对应的固态硬盘。
进一步的，所述获取预制作固态硬盘的硬盘裸容量步骤包括：
获取预制作固态硬盘的可储存容量等级；
对应获取每一可储存容量等级对应的硬盘裸容量。
进一步的，所述获取预制作固态硬盘的可储存容量等级步骤中，所述可储存容量等级设有至少五个；所述对应获取每一可储存容量等级对应的硬盘裸容量步骤中，所述硬盘裸容量为2TB、4TB、8TB、16TB或32TB。
进一步的，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型步骤包括：
根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括NAND闪存拓扑结构；
获取构成NAND闪存拓扑结构的主控制器和NAND颗粒类型及数量。
进一步的，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括NAND闪存拓扑结构步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，获取的NAND闪存拓扑结构为2 CH-1pcsNAND；
当所述硬盘裸容量为16TB时，获取的NAND闪存拓扑结构为1 CH-1pcs NAND；
当所述硬盘裸容量为32TB时，获取的NAND闪存拓扑结构为1 CH-2pcs NAND。
进一步的，所述获取构成NAND闪存拓扑结构的主控制器和NAND颗粒类型及数量步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为8片B6 512Gb/die QDP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用点对点的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为4TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为8片B6 512Gb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用点对点的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为8TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为8片B6 1Tb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用点对点的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为16TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为16片B6 1Tb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用1对2的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为32TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为32片B6 1Tb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用1对4的硬件连接。
进一步的，所述获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型步骤中，所述NAND颗粒的型号包括Kioxia、Micron、Samsung或YMTC。
进一步的，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型步骤包括：
根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括DRAM拓扑结构；
获取构成DRAM拓扑结构的主控制器和DDR4颗粒类型及数量。
进一步的，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括DDR4拓扑结构步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB/16TB/32TB时，获取的NAND闪存拓扑结构中所需的DDR4容量分别为2GB/4GB/8GB/16GB/32GB。
进一步的，所述获取构成DRAM拓扑结构的主控制器和DDR4颗粒类型及数量步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（4+1）片4Gb x16bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，4片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为4TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（4+1）片8Gb x16bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，4片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为8TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（4+1）片16Gb x16bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，4片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为16TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（8+1）片16Gb x8bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，8片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为32TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（8+1）片32Gb x8bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，8片DDR4颗粒作为数据位。
进一步的，所述获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型步骤中，所述DDR4颗粒的型号包括Micron、Samsung、Hynix或Nanya。
进一步的，所述根据确定的存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型，结合所述固态硬盘的外壳内部尺寸确定印制电路板的类型步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，确定的所述印制电路板的类型为单面PCB硬板；
当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，确定的所述印制电路板的类型为双面软硬结合板PCB。
进一步的，所述根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板步骤包括：
当所述存储器拓扑结构包括NAND闪存拓扑结构时，在所述印制电路板上排布NAND模块单元，所述NAND模块单元包括主控制器及NAND颗粒；
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、4片NAND颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局4片NAND颗粒；
当所述硬盘裸容量为16TB时，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器、2片NAND颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局14片NAND颗粒；
当所述硬盘裸容量为32TB时，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器、4片NAND颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局28片NAND颗粒。
进一步的，当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，所述单面PCB硬板的顶层和底层上的NAND颗粒、DDR颗粒与主控制器之间采用14层1阶HDI板方式进行走线连接。
进一步的，所述根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板步骤包括：
当所述存储器拓扑结构包括DRAM拓扑结构时，在所述印制电路板上排布DRAM模块单元，所述DRAM模块单元包括主控制器及DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、3片DDR4颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局2片DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器、9片DDR4颗粒。
进一步的，当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，所述软硬结合板PCB的顶层和底层上的NAND颗粒、DDR4颗粒与主控制器之间采用14层通孔板进行走线连接。
进一步的，所述根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板步骤包括：
在所述印制电路板上排布其他模块单元，所述其他模块单元包括快闪存储器、电源芯片、电可擦编程只读存储器、U.2接口连接器及备电电容。
另一方面，提供一种固态硬盘，所述固态硬盘包括外壳及设于所述外壳内的印制电路板，采用前文所述的固态硬盘配置方法配置形成具有预制作硬盘裸容量的固态硬盘。
进一步的，所述固态硬盘的裸容量为2TB、4TB、8TB、16TB或32TB；所述印制电路板上设有主控制器、NAND颗粒和DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，所述印制电路板的类型为单面PCB硬板，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、4片NAND颗粒及3片DDR4颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局4片NAND颗粒及2片DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，所述印制电路板的类型为双面软硬结合板PCB，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器以及4片NAND颗粒、9片DDR4颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局28片NAND颗粒。
进一步的，所述印制电路板上还设有快闪存储器、电源芯片、电可擦编程只读存储器、U.2接口连接器及备电电容。
再一方面，提供一种服务器，所述服务器包括前文所述的固态硬盘。
上述固态硬盘配置方法、固态硬盘和服务器，通过预制作固态硬盘的硬盘裸容量及固态硬盘的外壳内部尺寸确定所需存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型，再进行元件位置排布形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板，这样可以减少硬件制作成本，且对应的硬盘裸容量规格多，能提供规格多样化的固态硬盘。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一个实施例中固态硬盘配置方法的流程示意图；
图2为一个实施例中获取预制作固态硬盘的硬盘裸容量步骤的流程示意图；
图3为一个实施例中根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型步骤的流程示意图；
图4为一个实施例中单面PCB硬板的顶层的结构示意图；
图5为一个实施例中单面PCB硬板的底层的结构示意图；
图6为一个实施例中双面软硬结合板PCB的顶层的结构示意图；
图7为一个实施例中双面软硬结合板PCB的底层的结构示意图；
图8为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
一般而言，PCB、控制器、DRAM、NAND颗粒成本占比较高，大约在90%~95%左右，其制作成本较高。业界通用的设计方案，为了实现部分不同容量点盘的实现，可能用一种PCB方案或者同一种规格的DRAM方案来实现，但这样每个容量点的硬件设计成本无法达到最优，而且缺少大容量点SSD，造成产品成本高或者规格少。
为解决上述问题，本发明实施例中创造性的提出了一种固态硬盘配置方法，对PCB布局进行设计，考虑NAND拓扑结构及物料选型，考虑DRAM拓扑结构及物料选型，实现了在2TB/4TB/8TB容量点等PCB设计与硬件方案的归一化，低容量点特别是2TB容量点的PCB和DRAM物料成本达到最优；实现了16TB/32TB大容量点等PCB设计与硬件方案的归一化，大容量点SSD设计得以实现。能够采用最优的硬件组合实现多种类型的硬盘裸容量，提高了各个容量点盘在产品成本、产品规格等方面的核心竞争力。
如图1所示，在本申请实施例中提供一种固态硬盘配置方法，其包括以下步骤：
步骤S1、获取预制作固态硬盘的硬盘裸容量及固态硬盘的外壳内部尺寸；
步骤S2、根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型；
步骤S3、根据确定的存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型，结合所述固态硬盘的外壳内部尺寸确定印制电路板的类型；
步骤S4、根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板；
步骤S5、形成与预制作硬盘裸容量相对应的固态硬盘。
如图2所示，所述获取预制作固态硬盘的硬盘裸容量步骤包括：
步骤S11、获取预制作固态硬盘的可储存容量等级；
步骤S12、对应获取每一可储存容量等级对应的硬盘裸容量。
进一步的，所述获取预制作固态硬盘的可储存容量等级步骤中，所述可储存容量等级设有至少五个；所述对应获取每一可储存容量等级对应的硬盘裸容量步骤中，所述硬盘裸容量为2TB、4TB、8TB、16TB或32TB。
如图3所示，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型步骤包括：
步骤S21、根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括NAND闪存拓扑结构；
步骤S22、获取构成NAND闪存拓扑结构的主控制器和NAND颗粒类型及数量。
进一步的，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括NAND闪存拓扑结构步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，获取的NAND闪存拓扑结构为2 CH-1pcsNAND；
当所述硬盘裸容量为16TB时，获取的NAND闪存拓扑结构为1 CH-1pcs NAND；
当所述硬盘裸容量为32TB时，获取的NAND闪存拓扑结构为1 CH-2pcs NAND。
其中，2 CH-1pcs NAND表示主控制器的每个NAND通道硬件连接一颗NAND颗粒，1CH-1pcs NAND表示主控制器的每个NAND通道硬件连接一颗NAND颗粒，1 CH-2pcs NAND表示主控制器的每个NAND通道硬件连接两颗NAND颗粒。
进一步的，所述获取构成NAND闪存拓扑结构的主控制器和NAND颗粒类型及数量步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为8片B6 512Gb/die QDP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用点对点的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为4TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为8片B6 512Gb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用点对点的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为8TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为8片B6 1Tb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用点对点的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为16TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为16片B6 1Tb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用1对2的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为32TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为32片B6 1Tb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用1对4的硬件连接。
进一步的，所述获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型步骤中，所述NAND颗粒的型号包括Kioxia、Micron、Samsung或YMTC等等。
进一步的，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型步骤包括：
根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括DRAM拓扑结构；
获取构成DRAM拓扑结构的主控制器和DDR4颗粒类型及数量。
进一步的，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括DDR4拓扑结构步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB/16TB/32TB时，获取的NAND闪存拓扑结构中所需的DDR4容量分别为2GB/4GB/8GB/16GB/32GB。
进一步的，所述获取构成DRAM拓扑结构的主控制器和DDR4颗粒类型及数量步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（4+1）片4Gb x16bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正（ECC）校验位，4片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为4TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（4+1）片8Gb x16bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正（ECC）校验位，4片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为8TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（4+1）片16Gb x16bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正（ECC）校验位，4片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为16TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（8+1）片16Gb x8bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正（ECC）校验位，8片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为32TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（8+1）片32Gb x8bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正（ECC）校验位，8片DDR4颗粒作为数据位。
进一步的，所述获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型步骤中，所述DDR4颗粒的型号包括Micron、Samsung、Hynix或Nanya。
进一步的，所述根据确定的存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型，结合所述固态硬盘的外壳内部尺寸确定印制电路板的类型步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，确定的所述印制电路板的类型为单面PCB硬板；
当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，确定的所述印制电路板的类型为双面软硬结合板PCB。
进一步的，所述根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板步骤包括：
当所述存储器拓扑结构包括NAND闪存拓扑结构时，在所述印制电路板上排布NAND模块单元，所述NAND模块单元包括主控制器及NAND颗粒；
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、4片NAND颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局4片NAND颗粒；
当所述硬盘裸容量为16TB时，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器、2片NAND颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局14片NAND颗粒；
当所述硬盘裸容量为32TB时，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器、4片NAND颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局28片NAND颗粒。
进一步的，当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，所述单面PCB硬板的顶层和底层上的NAND颗粒、DDR颗粒与主控制器之间采用14层1阶HDI板方式进行走线连接。
进一步的，所述根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板步骤包括：
当所述存储器拓扑结构包括DRAM拓扑结构时，在所述印制电路板上排布DRAM模块单元，所述DRAM模块单元包括主控制器及DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、3片DDR4颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局2片DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器、9片DDR4颗粒。
进一步的，当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，所述软硬结合板PCB的顶层和底层上的NAND颗粒、DDR4颗粒与主控制器之间采用14层通孔板进行走线连接。
进一步的，所述根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板步骤包括：
在所述印制电路板上排布其他模块单元，所述其他模块单元包括NOR（快闪存储器，闪存）、电源芯片、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦编程只读存储器）、U.2接口连接器及备电电容。
可理解的是，上述固态硬盘配置方法适用于对企业级NVMe SSD或者SATA SSD，硬件的裸容量是2TB/4TB/8TB/16TB/32T等不同容量点，均是成倍数规格容量的固态硬盘。
上述固态硬盘配置方法中，通过预制作固态硬盘的硬盘裸容量及固态硬盘的外壳内部尺寸确定所需存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型，再进行元件位置排布形成形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板，这样可以减少硬件制作成本，且对应的硬盘裸容量规格多，能提供规格多样化的固态硬盘。
另一方面，本申请实施例中还提供一种固态硬盘，所述固态硬盘包括外壳及设于所述外壳内的印制电路板，采用前文所述的固态硬盘配置方法配置形成具有预制作硬盘裸容量的固态硬盘。
进一步的，所述固态硬盘的裸容量为2TB、4TB、8TB、16TB或32TB；所述印制电路板上设有主控制器、NAND颗粒和DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，所述印制电路板的类型为单面PCB硬板，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、4片NAND颗粒及3片DDR4颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局4片NAND颗粒及2片DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，所述印制电路板的类型为双面软硬结合板PCB，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器以及4片NAND颗粒、9片DDR4颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局28片NAND颗粒。
进一步的，所述印制电路板上还设有NOR（快闪存储器，闪存）、电源芯片、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦编程只读存储器）、U.2接口连接器及备电电容。
可理解的是，所述固态硬盘适用于对企业级NVMe SSD或者SATA SSD，固态硬件的裸容量是2TB/4TB/8TB/16TB/32TB。
为了便于理解，本申请以Microchip PCIe5.0控制器Yorktown PM8667为例进行说明，该控制器的基本硬件接口和特性：PCIe5.0 x8 接口，可以工作在单端口PCIe5.0 x4或者双端口PCIe5.0 x2模式。Flash接口一共16个通道，每个通道最大支持8CE（Chipenable，片选使能），最大速率2400MTB/s。DRAM接口：总数据宽度是72bit（其中64bit 数据位+8bit ECC位）或者40bit（其中32bit 数据位+8bit ECC位），支持4个rank，在单/双rank情况下支持的最大速率3200MTB/s，支持x4/x8/x16 bit位宽类型的DDR4；其他还有SPI/UART/SMBUS/IIC等硬件接口单元，用于外扩NOR Flash，EEPROM，sensor等功能器件。结合控制器的尺寸大小，本申请对PCB设计，NAND，DRAM物料核心物料方案设计进行详细介绍。
（1）、总体设计方案：由于PM8667主控25*25mm左右，整个U.2 SSD 标准尺寸（外壳和PCBA整体尺寸）大约在100*70*15mm，结合NAND及DRAM拓扑，2TB/4TB/8TB容量点使用单面PCB硬板实现，16TB/32TB容量点使用双面软硬结合板PCB实现。其中SSD的不同容量点硬件配置方案如表1所示。
表1
其中，2 CH-1pcs NAND表示主控制器的每个NAND通道硬件连接一颗NAND颗粒，1CH-1pcs NAND表示主控制器的每个NAND通道硬件连接一颗NAND颗粒，1 CH-2pcs NAND表示主控制器的每个NAND通道硬件连接两颗NAND颗粒。rank对DDR4而言，表示的一个总线通道（channel）。
（2）、PCB模块单元：由于2TB/4TB/8TB容量点所需NAND颗粒较少，总计8颗，结合下述NAND选型，单面PCB硬板方案在PCB顶层主要布局主控制器、3片DDR4颗粒，4片 NAND颗粒，底层主要布局2片DDR4颗粒，4片NAND颗粒，顶层和底层的NAND采用1阶HDI设计，经过PCB布置图走线设计14层1阶HDI可以实现单面PCB方案，单面PCB硬板的PCB布局如图4、图5所示。由于16TB/32TB容量点所需NAND颗粒较多，16颗或者32颗，单面PCB空间有限，布局无法实现，需要使用双面软硬结合板PCB方案设计，在主控侧顶层和底层主要布局主控制器、9片DDR4颗粒、4片NAND颗粒，在NAND软板侧的顶层和底层主要布局28片 NAND颗粒。经过PCB布置图设计14层通孔板可以实现双面软硬结合板PCB方案，双面软硬结合板PCB布局如图6、图7所示。
（3）、NAND模块单元：主控制器是16通道，2TB/4TB/8TB容量点分别使用8片KioxiaB6 512Gb/QDP、512Gb/ODP、1Tb/ODP颗粒，主控制器16个NAND通道与NAND颗粒之间采用点对点拓扑，1片NAND颗粒对应2个通道，即主控制器每一组NAND通道与每颗NAND每一组总线之间采用点对点的硬件连接，经过SI仿真，速率可以达到1200MT/s以上，满足2TB/4TB/8TB容量点的带宽、IOPS、lantency性能要求。16TB/32TB容量点分别使用16片/32片Kioxia B61Tb/ODP颗粒，主控制器16个NAND通道与NAND颗粒之间采用1对2或者1对4拓扑，即主控制器每一组NAND通道与每颗NAND每一组总线之间采用1对2或者1对4的硬件连接，经过SI仿真，速率可以达到1000MT/s以上，满足16TB/32TB容量点的带宽、IOPS、lantency性能要求。当然上述硬件和PCB设计也可以兼容Micron，Samsung，YMTC等其他厂家NAND颗粒。
（4）、DRAM模块单元：结合主控器DRAM模块支持的DDR4颗粒类型以及现有DDR4颗粒容量、类型等电气参数。SSD标盘用户容量与DRAM空间基本要满足1000:1的关系，因此2TB/4TB/8TB/16TB/32TB容量点所需的DDR4空间资源是2GB/4GB/8GB/16GB/32GB。2TB/4TB/8TB容量点分别采用（4+1）片4Gb/8Gb/16Gb x16bit DDR4来实现，其中1片作为错误检查和纠正（ECC）校验位，4片作为数据位，4Gb/8Gb/16Gb x16bit DDR4等不同容量点的DDR4颗粒在硬件设计和PCB布置图可以做兼容设计，即使用1块单面PCB硬板来实现x16bit DDR4颗粒类型的兼容。16TB/32TB容量点分别采用（8+1）片16Gb/32Gb x8bit DDR4来实现，其中1片作为ECC校验位，8片作为数据位，16Gb/32Gb x8bit DDR4等不同容量点的DDR4颗粒在硬件设计和PCB布置图可以做兼容设计，即使用1块双面软硬结合板PCB来实现x8bit DDR4颗粒类型的兼容。两种PCB方案和详细布局情况分别如图4、图5和图6、图7所示。当然上述硬件和PCB设计可以兼容Micron，Samsung，Hynix，Nanya等主流DDR4厂家颗粒型号。
（5）、其他模块单元：例如2TB/4TB/8TB与16TB/32TB容量点PCBA对应的结构下壳（主控和DRAM侧对应的外壳）根据不同容量点的器件布局，使用一种规格外壳实现好兼容设计；由于单面PCB硬板/双面软硬结合PCB空间和间距不一致，两种规格产品对应的上壳分别使用两种规格外壳实现，这样可以减少一部分下壳开模成本；此外，硬件方案的NOR、电源芯片、EEPROM、U.2连接器、备电电容等物料可以根据软件资源需求选型成本或者资源容量更优的硬件物料，在PCB布局情况如图4、图5和图6、图7所示，相应的功能再此不一一赘述。例如：电源芯片为整个SSD板内器件提供电源，如主控核电压，NAND_VCC电压，NAND_IO电压，DDR_VCC/IO电压等等，使用集成式电源芯片替代多颗DC/DC LDO电源芯片可以优化电源物料成本；NOR存放SSD的Bootloader等相关信息，可以将固件存放在NAND中，单纯使用小容量的NOR存在启动bootloader（如4Mb），而非选择大容量点NOR（如64Mb/128Mb），将固件放在NOR中，这样也可以优化NOR物料成本；EEPROM存在SSD板内的VPD信息；U.2连接器实现SSD与服务器/存储设备的高速链路通信，实现对SSD的读写操作；备电电容提供储能，热插拔/异常断电时为SSD提供掉电保护，备电电容选择合适的容值，非最大规格的容值，在成本以及备电时间冗余之间做好平衡，同样也可以优化SSD产品成本。
总之，通过上述不同容量点硬件成本方案的设计装置，实现了PCB/DRAM/NAND等核心硬件方案成本的最优化，以及32TB大容量盘的设计实现，提高了SSD不同容量盘的产品规格和部分容量点的成本竞争力。例如：选择其他小规格的NAND颗粒， 2T~16TB都使用软硬件结合PCB板实现，那么小容量点SSD，如2TB/4T由于使用NAND颗粒比较少，对PCB需求的面积没那么大，可以使用单面PCB硬板来实现，小容量点的PCB成本无法达到最优，本申请中单面PCB硬板与双面软硬结合板PCB成本优化近70%；不同容量点的SSD使用x8bit一种规格DDR4实现，会造成部分容量点的DRAM成本缺失或者某些容量点无法实现，若本申请中2T容量点使用（8+1）片x8bit DRAM，在现在DDR4颗粒最小4Gb x8bit规格情况下,存在2GB空间冗余和成本损失，但使用（4+1）片 4Gb x16bit DDR4时，DRAM空间2GB，无冗余且DRAM资源满足软件需求，2TB容量点对应的DDR4成本优化近50%；若为了兼顾2TB容量点都使用x16bitDDR4规格颗粒，在现有规格情况下，32T容量点需要64Gb x16bit DDR4，由于超过DDR4的寻址范围，这种规格DDR4各个DRAM厂家无法提供，产品的32T容量点无法实现，造成SSD产品竞争力规格缺失，所以不同容量点的DDR4规格和选型要区别对待，达到DDR4成本和产品规格的双丰收。
关于固态硬盘的具体限定可以参见上文中对于固态硬盘配置方法的限定，在此不再赘述。上述固态硬盘中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
再一方面，本申请实施例中提供一种服务器，所述服务器包括前文所述的固态硬盘。
可理解的是，所述固态硬盘适用于对企业级NVMe SSD或者SATA SSD，固态硬件的裸容量是2TB/4TB/8TB/16TB/32TB。
所述印制电路板上设有主控制器、NAND颗粒和DDR4颗粒；当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，所述印制电路板的类型为单面PCB硬板，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、4片NAND颗粒及3片DDR4颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局4片NAND颗粒及2片DDR4颗粒；当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，所述印制电路板的类型为双面软硬结合板PCB，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器以及4片NAND颗粒、9片DDR4颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局28片NAND颗粒。
进一步的，所述印制电路板上还设有NOR（快闪存储器，闪存）、电源芯片、EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，电可擦编程只读存储器）、U.2接口连接器及备电电容。
在一个实施例中，所述服务器可以是计算机设备，其内部结构图可以如图8所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的数据库用于存储固态硬盘配置数据。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种固态硬盘配置方法。
本领域技术人员可以理解，图8中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (19)
1.一种固态硬盘配置方法，其特征在于，包括：
获取预制作固态硬盘的硬盘裸容量及固态硬盘的外壳内部尺寸；
根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型；
根据确定的存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型，结合所述固态硬盘的外壳内部尺寸确定印制电路板的类型；
根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板；
形成与预制作硬盘裸容量相对应的固态硬盘；
其中，所述根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板步骤包括：
当所述存储器拓扑结构包括NAND闪存拓扑结构时，在所述印制电路板上排布NAND模块单元，所述NAND模块单元包括主控制器及NAND颗粒；当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、4片NAND颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局4片NAND颗粒；当所述硬盘裸容量为16TB时，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器、2片NAND颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局14片NAND颗粒；当所述硬盘裸容量为32TB时，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器、4片NAND颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局28片NAND颗粒；
当所述存储器拓扑结构包括DRAM拓扑结构时，在所述印制电路板上排布DRAM模块单元，所述DRAM模块单元包括主控制器及DDR4颗粒；当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、3片DDR4颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局2片DDR4颗粒；当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器、9片DDR4颗粒。
2.根据权利要求1所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述获取预制作固态硬盘的硬盘裸容量步骤包括：
获取预制作固态硬盘的可储存容量等级；
对应获取每一可储存容量等级对应的硬盘裸容量。
3.根据权利要求2所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述获取预制作固态硬盘的可储存容量等级步骤中，所述可储存容量等级设有至少五个；所述对应获取每一可储存容量等级对应的硬盘裸容量步骤中，所述硬盘裸容量为2TB、4TB、8TB、16TB或32TB。
4.根据权利要求3所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型步骤包括：
根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括NAND闪存拓扑结构；
获取构成NAND闪存拓扑结构的主控制器和NAND颗粒类型及数量。
5.根据权利要求4所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括NAND闪存拓扑结构步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，获取的NAND闪存拓扑结构为2 CH-1pcs NAND；
当所述硬盘裸容量为16TB时，获取的NAND闪存拓扑结构为1 CH-1pcs NAND；
当所述硬盘裸容量为32TB时，获取的NAND闪存拓扑结构为1 CH-2pcs NAND。
6.根据权利要求4或5所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述获取构成NAND闪存拓扑结构的主控制器和NAND颗粒类型及数量步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为8片B6 512Gb/die QDP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用点对点的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为4TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为8片B6 512Gb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用点对点的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为8TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为8片B6 1Tb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用点对点的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为16TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为16片B6 1Tb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用1对2的硬件连接；
当所述硬盘裸容量为32TB时，获取的构成NAND闪存拓扑结构的主控制器具有十六通道，获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型及数量为32片B6 1Tb/die ODP，主控制器每一组NAND通道与每片NAND颗粒每一组总线之间采用1对4的硬件连接。
7.根据权利要求6所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述获取的构成NAND闪存拓扑结构的NAND颗粒类型步骤中，所述NAND颗粒的型号包括Kioxia、Micron、Samsung或YMTC。
8.根据权利要求3所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型步骤包括：
根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括DRAM拓扑结构；
获取构成DRAM拓扑结构的主控制器和DDR4颗粒类型及数量。
9.根据权利要求8所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述根据所述硬盘裸容量确定存储器拓扑结构，所述存储器拓扑结构包括DDR4拓扑结构步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB/16TB/32TB时，获取的NAND闪存拓扑结构中所需的DDR4容量分别为2GB/4GB/8GB/16GB/32GB。
10.根据权利要求9所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述获取构成DRAM拓扑结构的主控制器和DDR4颗粒类型及数量步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（4+1）片4Gb x16bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，4片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为4TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（4+1）片8Gb x16bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，4片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为8TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（4+1）片16Gb x16bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，4片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为16TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（8+1）片16Gb x8bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，8片DDR4颗粒作为数据位；
当所述硬盘裸容量为32TB时，获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型及数量为（8+1）片32Gb x8bit，其中1片DDR4颗粒作为错误检查和纠正校验位，8片DDR4颗粒作为数据位。
11.根据权利要求9所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述获取的构成DRAM拓扑结构的DDR4颗粒类型步骤中，所述DDR4颗粒的型号包括Micron、Samsung、Hynix或Nanya。
12.根据权利要求3所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述根据确定的存储器拓扑结构及对应的存储器芯片类型，结合所述固态硬盘的外壳内部尺寸确定印制电路板的类型步骤包括：
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，确定的所述印制电路板的类型为单面PCB硬板；
当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，确定的所述印制电路板的类型为双面软硬结合板PCB。
13.根据权利要求1所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，所述单面PCB硬板的顶层和底层上的NAND颗粒、DDR颗粒与主控制器之间采用14层1阶HDI板方式进行走线连接。
14.根据权利要求1所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，所述软硬结合板PCB的顶层和底层上的NAND颗粒、DDR4颗粒与主控制器之间采用14层通孔板进行走线连接。
15.根据权利要求12所述的固态硬盘配置方法，其特征在于，所述根据确定的所述印制电路板的类型设置所述存储器拓扑结构的排布位置，形成与预制作的硬盘裸容量对应的印制电路板步骤包括：
在所述印制电路板上排布快闪存储器、电源芯片、电可擦编程只读存储器、U.2接口连接器及备电电容。
16.一种固态硬盘，所述固态硬盘包括外壳及设于所述外壳内的印制电路板，其特征在于，采用权利要求1至15任一项所述的固态硬盘配置方法配置形成具有预制作硬盘裸容量的固态硬盘。
17.根据权利要求16所述的固态硬盘，其特征在于，所述固态硬盘的裸容量为2TB、4TB、8TB、16TB或32TB；所述印制电路板上设有主控制器、NAND颗粒和DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为2TB/4TB/8TB时，所述印制电路板的类型为单面PCB硬板，在单面PCB硬板的顶层上布局主控制器、4片NAND颗粒及3片DDR4颗粒，在单面PCB硬板的底层上布局4片NAND颗粒及2片DDR4颗粒；
当所述硬盘裸容量为16TB/32TB时，所述印制电路板的类型为双面软硬结合板PCB，在双面软硬结合板PCB的主控侧的顶层和底层上布局主控制器以及4片NAND颗粒、9片DDR4颗粒，在双面软硬结合板PCB的软板侧的顶层和底层上布局28片NAND颗粒。
18.根据权利要求17所述的固态硬盘，其特征在于，所述印制电路板上还设有快闪存储器、电源芯片、电可擦编程只读存储器、U.2接口连接器及备电电容。
19.一种服务器，其特征在于，所述服务器包括权利要求16至18任一项所述的固态硬盘。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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