JP2009289277A - 不揮発性半導体メモリドライブ - Google Patents

不揮発性半導体メモリドライブ Download PDF

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Abstract

【課題】複数の不揮発性半導体メモリを基板上に効率良く配置することができる不揮発性半導体メモリドライブを提供する。
【解決手段】不揮発性半導体メモリドライブ10は、矩形状の基板100と、基板100上に設けられ、長辺と短辺からなる外形を有する複数の不揮発性半導体メモリ104と、基板100上に設けられて複数の不揮発性半導体メモリ104の動作を制御するメモリコントローラ103と、複数の不揮発性半導体メモリ104のうち少なくとも2つの不揮発性半導体メモリ104は、長辺と短辺とが互いに隣接するように基板100に実装され、少なくとも2つの不揮発性半導体メモリ104の一方の不揮発性半導体メモリ104の長辺に隣接した領域に、他の電子部品(101)又は固定用の貫通穴100gを配置して構成される。
【選択図】図5

Description

本発明は、不揮発性半導体メモリドライブに関する。
従来、メモリチップ、温度センサ及び温度検出回路を備えたメモリモジュールが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このメモリモジュールは、基板上に実装されたメモリチップと、メモリチップの温度を測定する温度センサと、温度センサにより測定された温度と予め設定された設定温度とを比較する温度検出回路とを備える。したがって、メモリモジュールは、温度センサによりメモリチップの温度を測定し、その測定した温度が設定温度を超えているか否かを温度検出回路により検出することができる。
特開2007−257062号公報
従って、本発明の目的は、複数の不揮発性半導体メモリを基板上に効率良く配置することができる不揮発性半導体メモリドライブを提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、矩形状の基板と、前記基板上に設けられ、長辺と短辺からなる外形を有する複数の不揮発性半導体メモリと、前記基板上に設けられて前記複数の不揮発性半導体メモリの動作を制御するメモリコントローラと、前記複数の前記不揮発性半導体メモリのうち少なくとも2つの前記不揮発性半導体メモリは、前記長辺と前記短辺とが互いに隣接するように前記基板に実装され、前記少なくとも2つの不揮発性半導体メモリの一方の前記不揮発性半導体メモリの前記長辺に隣接した前記基板の領域に、他の電子部品又は固定用の貫通穴を配置したことを特徴とする不揮発性半導体メモリドライブを提供する。
本発明によれば、複数の不揮発性半導体メモリを基板上に効率良く配置することができる。
本発明の第1の実施の形態に係る情報処理装置の外観を示す概略図である。 情報処理装置の本体の内部を示す平面図である。 情報処理装置の本体の内部を示す底面図である。 情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。 SSDの外観の一例を示す斜視図である。 SSDの概略構成を示すブロック図である。 (a)は、本発明の第2の実施の形態に係るSSDの外観を示す概略図、(b)は、SSDの平面図、(c)は、SSDの底面図である。
以下に、本発明の情報処理装置の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
(情報処理装置の構成)
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る情報処理装置の外観を示す概略図である。この情報処理装置1は、本体2と、本体2に取り付けられた表示ユニット3とから構成されている。
本体2は、箱状の筐体4を有し、その筐体4は、上壁4a、周壁4b及び下壁4cを備える。筐体4の上壁4aは、情報処理装置1を操作するユーザに近い側から順にフロント部40、中央部41及びバック部42を有する。下壁4cは、この情報処理装置1が置かれる設置面に対向する。周壁4bは、前壁4ba、後壁4bb及び左右の側壁4bc,4bdを有する。
フロント部40は、ポインティングデバイスであるタッチパッド20と、パームレスト21と、情報処理装置1の各部の動作に連動して点灯するLED22とを備える。
中央部41は、文字情報等を入力可能なキーボード23aが取り付けられるキーボード載置部23を備える。
バック部42は、着脱可能に取り付けられたバッテリパック24と、バッテリパック24の右側に情報処理装置1の電源を投入するための電源スイッチ25と、バッテリパック24の左右に表示ユニット3を回転可能に支持する一対のヒンジ部26a,26bとを備える。
筐体4の左の側壁4bcには、筐体4内から外部に対して風Wを排出する排出口29が設けられている。また、右の側壁4bdには、例えば、DVD等の光記憶媒体にデータを読み書き可能なODD(Optical Disc Drive)27と、各種のカード280が出し入れされるカードスロット28とが配置されている。
筐体4は、周壁4bの一部及び上壁4aを含む筐体カバーと、周壁4bの一部及び下壁4cを含む筐体ベースとにより形成されている。筐体カバーは、筐体ベースに対して着脱自在に組み合わされ、筐体ベースとの間に収容空間を形成する。この収容空間には、不揮発性半導体記憶装置としてのSSD(Solid State Drive)10等が収容される。なお、SSD10の詳細は後述する。
表示ユニット3は、開口部30aを有するディスプレイハウジング30と、表示画面31aに画像を表示可能なLCD等からなる表示部31とを備える。表示部31はディスプレイハウジング30に収容され、表示画面31aは開口部30aを通じてディスプレイハウジング30の外部に露出している。
図2は、本体2の平面図であり、図3は、本体2を下方から見た下面図である。筐体4内のレイアウトを示すために、図2では筐体カバー5を省略し、図3では筐体ベース6を省略している。筐体カバー5及び筐体ベース6には、複数のボス43が設けられている。
筐体4内には、上述のSSD10、バッテリパック24、ODD27及びカードスロット28の他に、メイン回路基板11、拡張モジュール12及びファン13等が収容されている。
メイン回路基板11は、複数の電子部品が実装され、それら電子部品が機能することにより所定の動作を行うユニットである。また、メイン回路基板11は、コネクタ110に結合されたケーブル110aを介してSSD10に接続されるとともに、図示しないケーブルを介してバッテリパック24、ODD27、カードスロット28、拡張モジュール12及びファン13等に接続されている。
ODD27は、筐体4内に収容されるケース270と、ケース270内に引き出し可能に収容されるとともに光記憶媒体を載せるディスクトレイ271とを有する。
カードスロット28は、例えば、PCカードスロットやExpressCard(登録商標)スロット等の規格により形状が定められている。
拡張モジュール12は、拡張回路基板120と、拡張回路基板120に設けられたカードソケット121と、カードソケット121に挿入された拡張モジュール基板122とを備える。カードソケット121は、例えば、Mini−PCI等の規格に基づいており、拡張モジュール基板122は、例えば、3G(3rd Generation)モジュール、テレビチューナー、GPSモジュール、及びWimax(登録商標)モジュール等が挙げられる。
ファン13は、筐体4内を送風に基づいて冷却する冷却部であり、筐体4内の空気を排出口29を介して風Wとして外部に排出する。また、ファン13と排出口29との間にはヒートパイプ130の一端が設けられており、ヒートパイプ130の他端はCPU115に接するように設けられている(図示せず)。ヒートパイプ130は、内部に封入された作動液が加熱部であるCPU115側で蒸発し、蒸気となってパイプ内を移動して低温部である排出口側に移動して凝縮する際に蒸発潜熱を放出する。凝縮した作動液は加熱部に還流する。
SSD10は、基板100を備え、その基板100が有する面100aには、温度センサ101、コネクタ102及び制御部(メモリコントローラ)103等が実装されている。筐体4内において、SSD10は、ファン13により筐体4内から外部にかけての風Wの上流側に制御部103が位置し、風Wの下流側に温度センサ101が位置するように収容されている。また、SSD10とメイン回路基板11とを電気的に接続するコネクタ102は、筐体4内から外部にかけて流れる風Wに対し、制御部103よりもさらに上流側に配置されている。
図4は、情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。この情報処理装置1は、上述のSSD10、拡張モジュール12、ファン13、タッチパッド20、キーボード23a、LED22、電源スイッチ25、ODD27、カードスロット28及び表示部31の他に、各部を制御する組込システムであるEC(Embedded Controller)111と、BIOS(Basic Input Output System)112aを格納するフラッシュメモリ112と、LSI(Large Scale Integration)チップであり各種バス及びI/Oコントローラとして機能するサウスブリッジ113と、LSIチップであり後述するCPU(Central Processing Unit)115、GPU(Graphic Processing Unit)116、メインメモリ117及び各種バスとの接続を制御するノースブリッジ114と、各種信号を演算処理するCPU115と、映像信号を演算処理して表示制御するGPU116と、CPU115により読み書きされるメインメモリ117とを有する。
なお、EC111、フラッシュメモリ112、サウスブリッジ113、ノースブリッジ114、CPU115、GPU116及びメインメモリ(主記憶装置)117は、メイン回路基板11に実装された電子部品である。
(SSDの構成)
図5は、SSDの外観の一例を示す斜視図である。このSSD10は、面100a〜100fを有する基板100を備え、基板100の面100aにそれぞれ実装された温度センサ101、コネクタ102、制御部103、8つのNANDメモリ104A〜104H及びDRAM105を備える。NANDメモリ104A〜104Hは同一の形状を有する。このSSD10は、データやプログラムを記憶し、電源を供給しなくても記録が消えない外部記憶装置である。従来のハードディスクドライブのような磁気ディスクやヘッド等の駆動機構を持たないが、基板100上に実装される8つのNANDメモリ104A〜104Hの記憶領域に、OS(Operating System)等のプログラム、ユーザやソフトウエアの実行に基づいて作成されたデータ等を従来のハードディスクドライブと同様に読み書き可能に長期的に保存でき、情報処理装置1の起動ドライブとして動作することのできる不揮発性半導体メモリからなるドライブである。
NANDメモリ104A〜104Hは、例えば、NANDメモリ104Aに示すように、長辺104aおよび短辺104bからなる外形をそれぞれ有する。NANDメモリ104A〜104Dは、基板100の右側面に沿って長辺104aが互いに隣接するように実装されている。また、NANDメモリ104E〜104Hは、長辺104aと短辺104bとが互いに隣接するように組み合わされて基板100に実装されている。
温度センサ101は、NANDメモリ104Hの長辺と制御部103の一辺との間に位置し、これら両辺に隣接して設けられている。また、制御部103の温度センサ101が設けられる側とは反対側に、SSD10を外部と接続するためのコネクタ102が設けられている。
図6は、SSDの概略構成を示すブロック図である。制御部103は、温度センサ101、コネクタ102、8つのNANDメモリ104A〜104H、DRAM105、及び電源回路106にそれぞれ接続されている。また、制御部103は、コネクタ102を介してホスト装置8に接続され、必要に応じて外部装置9に接続される。
電源7は、バッテリパック24又は図示しないACアダプタであり、例えば、DC3.3Vがコネクタ102を介して電源回路106に供給される。また、電源7は、情報処理装置1全体に対して電力を供給する。
ホスト装置8は、本実施の形態ではメイン回路基板11であり、メイン回路基板11に実装されたサウスブリッジ113と制御部103との間が接続されている。サウスブリッジ113と制御部103との間は、例えば、シリアルATA等の規格に基づいてデータの送受信が行われる。
外部装置9は、情報処理装置1とは異なる他の情報処理装置である。外部装置9は、情報処理装置1から取り外されたSSD10に対して、例えば、RS−232C等の規格に基づいて制御部103に接続され、NANDメモリ104A〜104Hに記憶されたデータを読み出す機能を有する。
(SSDの各部の構成)
基板100は、例えば、1.8インチタイプ又は2.5インチタイプのHDD(Hard disk drive)と同等の外形サイズを有する。なお、本実施の形態では、1.8インチタイプと同等である。また、基板100を筐体4に固定するための複数の貫通穴100gを有する。
温度センサ101は、基板100上において、ともに熱源となる制御部103とNANDメモリ104A〜104Hとの間に設けられている。図5の例では、温度センサ101は、制御部103とNANDメモリ104A〜104Hによって囲まれるように基板の中央付近に設けられ、その位置における温度を測定する。温度センサ101により測定された測定温度は、温度情報として制御部103に送られる。なお、本実施の形態では、半導体のPN接合部の電圧が温度により変化する特性を利用した半導体温度センサを用いたが、例えば、サーミスタ等の他の方式による温度センサを用いてもよい。
上記の位置に設けられた温度センサ101による測定温度は、SSD10が動作中の場合は、例えば、50℃〜60℃であり、基板100の他の領域に比較して10℃程度高い。
制御部103は、NANDメモリ104A〜104Hに対する動作を制御する。具体的には、制御部103は、ホスト装置8としてのメイン回路基板11からの要求に応じて、NANDメモリ104A〜104Hに対するデータの読み書きを制御する。データの転送速度は、例えば、データ読み出し時で100MB/Sec、書き込み時で40MB/Secである。
また、制御部103は、温度センサ101から温度情報を一定の周期で取得し、その取得した温度情報をその取得した取得日時とともにNANDメモリ104A〜104Hの所定のアドレスに書き込む。
NANDメモリ104A〜104Hは、長辺と短辺からなる外形を有し、例えば、その厚みは3mmである。NANDメモリ104A〜104Hは、基板100上で非対称な配置に実装されている。すなわち、図5の例では、NANDメモリ104A〜104Hのうち4つのNANDメモリ104A〜104Dは、長辺が略平行になるように揃えた状態で配置され、他の4つのNANDメモリ104E〜104Hは、短辺と長辺とが対向するように組み合わされた状態で配置されている。
NANDメモリ104A〜104Hは、1つの記憶容量が、例えば、16GBの不揮発性の半導体メモリであって、例えば、1つのメモリセルに2ビットを記録可能なMLC(Multi Level Cell)−NANDメモリ(多値NANDメモリ)である。MLC−NANDメモリは、SLC(Single Level Cell)−NANDメモリに比較して、一般に書き換え可能回数は劣るが、記憶容量の大容量化は容易である。また、NANDメモリ104A〜104Hは、設置された環境温度によりデータを保持可能な期間が変動する特性を有する。
NANDメモリ104A〜104Hは、制御部103の制御により書き込まれたデータを記憶するとともに、温度情報及び取得日時を温度履歴として記憶する。
DRAM105は、制御部103の制御によりNANDメモリ104A〜104Hに対するデータの読み書きが行われる際に一時的にデータが格納されるバッファである。
コネクタ102は、シリアルATA等の規格に基づいた形状を有する。なお、制御部103及び電源回路106は、別々のコネクタによりホスト装置8及び電源7にそれぞれ接続されていてもよい。
電源回路106は、電源7から供給されたDC3.3Vを、例えば、DC1.8V、1.2V等に変換するとともに、それら3種類の電圧をSSD10の各部の駆動電圧に合わせて各部に供給する。
(第1の実施の形態の動作)
以下に、本発明の第1の実施の形態に係る情報処理装置の動作について説明する。まず、ユーザが電源スイッチ25を押下すると、その電源スイッチ25の押下を検出したEC111は、電源7から情報処理装置1の各部に電力の供給を開始する。そして、EC111は、BIOS112aに基づいて情報処理装置1の起動を行う。
次に、情報処理装置1の起動が完了すると、ユーザは表示部31の表示画面31aを視認しながら、タッチパッド20及びキーボード23aを用いて情報処理装置1に対する操作を行う。
次に、情報処理装置1は、ユーザによる操作を受け付けると、その操作に応じて所定の動作を行う。例えば、情報処理装置1のCPU15が、SSD10に記憶されたデータを表示部31に表示する操作を受け付けた場合には、CPU115は、SSD10に対してデータの読み出しを命令する。次に、SSD10の制御部103は、NANDメモリ104A〜104Hからデータを読み出し、そのデータをサウスブリッジ113及びノースブリッジ114を介して、GPU116に送る。そして、GPU116は、そのデータを表示部31に画像として表示する。
情報処理装置1が上記のような動作を行っている間、SSD10の温度センサ101は、温度センサ101が設けられた位置における温度を測定する。
そして、制御部103は、温度センサ101による測定温度を一定の周期で温度情報として取得し、その取得した温度情報を取得日時とともに、NANDメモリ104A〜104Hの所定のアドレスに温度履歴として記憶する。
その後、ユーザが、情報処理装置1に対してNANDメモリ104A〜104Hに記憶された温度履歴を表示するように指示した場合には、制御部103は、その温度履歴を読み出して、その読み出した温度履歴をGPU116を介して表示部31に表示する。
また、SSD10が筐体4から取り外された場合には、その取り外されたSSD10に対して外部装置9が接続される。そして、外部装置9から制御部103に対して温度履歴の読み出しを命令するコマンドを送ると、制御部103は、NANDメモリ104A〜104Hに記憶された温度履歴を読み出して、外部装置9に送信する。そして、外部装置9は温度履歴を受信すると、その温度履歴を外部装置9が有する表示部に表示する。
上記した本発明の第1の実施の形態によると、温度センサ101を制御部103とNANDメモリ104Hとの間に設けたため、基板100の他の領域に比較して高温になる領域の温度を測定することができる。
また、複数のNANDメモリ104A〜104Hを基板100上で長辺104aと短辺104bとを組み合わせて実装したため、制御部103、DRAM105等の他の電子部品を基板100上に効率よく配置することができる。
また、温度センサを制御部103と複数のNANDメモリ104A〜104Hとに囲まれた位置に設けたため、基板100上に複数の温度センサを配置する必要がなく、製造コストを低減することができる。
また、SSD100の制御部103をファン13による風Wの上流側に位置し、温度センサ101を下流側に位置することにより、風Wにより冷却された制御部103よりも高温となる可能性が高い位置の温度を計測することができる。
また、NANDメモリ104A〜104Hに温度履歴を記憶することにより、SSD10が使用された状況での環境温度を時系列的に確認することができる。なお、温度履歴は、制御部103による読み出しだけでなく、例えば、SSD10の温度を低下させる処理を行うにあたってサウスブリッジ113による読み出しも可能である。
[第2の実施の形態]
図7(a)は、本発明の第2の実施の形態に係るSSDの外観を示す概略図である。第1の実施の形態に係るSSD10は、面100aにNANDメモリが実装されていたのに対し、このSSD10は、図7(a)に例示するように、面100a,100bの両方にNANDメモリが実装されている。
すなわち、SSD10は、図7(b)の平面図に例示するように、面100aに温度センサ101、コネクタ102、制御部103、8つのNANDメモリ104A〜104H及びDRAM105Aを備える。また、SSD10は、図7(c)の底面図に例示するように、面100bに更に8つのNANDメモリ104I〜104P及びDRAM105Bを備える。なお、各部の構成は第1の実施の形態と同様のため、説明を省略する。
面100aに設けられたNANDメモリ104A〜104Hと、面100bに設けられたNANDメモリ104I〜104Pは、基板100の長辺方向に対して左右対称に配置されている。なお、NANDメモリ104I〜104Pは、基板100の短辺方向に対して左右対称に配置されていてもよい。また、面100aと面100bとで180度回転した状態で配置してもよい。
上記した本発明の第2の実施の形態によると、SSD10の両面にNANDメモリ104A〜104Pを実装したため、基板100の占有面積当たりの記憶容量を増加することができる。
また、SSD10両面にNANDメモリを左右対称に配置することにより、SSD10全体における温度分布を均等にし、環境温度によるSSD10のデータ保持期間の短縮を抑制することができる。
[他の実施の形態]
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。
1…情報処理装置、2…本体、3…表示ユニット、4…筐体、4a…上壁、4b…周壁、4ba…前壁、4bb…後壁、4bc,4bd…側壁、4c…下壁、5…カバー、6…筐体ベース、7…電源、8…ホスト装置、9…外部装置、10…SSD、11…メイン回路基板、12…拡張モジュール、13…ファン、20…タッチパッド、21…パームレスト、22…LED、23…キーボード載置部、23a…キーボード、24…バッテリパック、25…電源スイッチ、26a,26b…ヒンジ部、27…ODD、28…カードスロット、29…排出口、30…ディスプレイハウジング、30a…開口部、31…表示部、31a…表示画面、40…フロント部、41…中央部、42…バック部、43…ボス、100…基板、100a〜100f…面、100g…貫通穴、101…温度センサ、102…コネクタ、103…制御部、104A〜104P…NANDメモリ、104a…長辺、104b…短辺、105,105A,105B…DRAM、106…電源回路、110…コネクタ、110a…ケーブル、111…EC、112…フラッシュメモリ、112a…BIOS、113…サウスブリッジ、114…ノースブリッジ、115…CPU、116…GPU、117…メインメモリ、120…拡張回路基板、121…カードソケット、122…拡張モジュール基板、130…ヒートパイプ、270…ケース、271…ディスクトレイ、280…カード

Claims (3)

  1. 矩形状の基板と、
    前記基板上に設けられ、長辺と短辺からなる外形を有する複数の不揮発性半導体メモリと、
    前記基板上に設けられて前記複数の不揮発性半導体メモリの動作を制御するメモリコントローラと、
    前記複数の前記不揮発性半導体メモリのうち少なくとも2つの前記不揮発性半導体メモリは、前記長辺と前記短辺とが互いに隣接するように前記基板に実装され、
    前記少なくとも2つの不揮発性半導体メモリの一方の前記不揮発性半導体メモリの前記長辺に隣接した前記基板の領域に、他の電子部品又は固定用の貫通穴を配置したことを特徴とする不揮発性半導体メモリドライブ。
  2. 前記複数の前記不揮発性半導体メモリのうち1つの前記不揮発性半導体メモリを前記基板の一辺に前記短辺を近接させ、前記1つの不揮発性半導体メモリの前記長辺に前記短辺が隣接するように前記1つの不揮発性半導体メモリの両側に2つの前記不揮発性半導体メモリを配置させ、前記2つの不揮発性半導体メモリの前記長辺に隣接した前記基板の領域に前記固定用の貫通穴を配置した請求項1に記載の不揮発性半導体メモリドライブ。
  3. 前記複数の不揮発性半導体メモリは、それぞれ多値NANDメモリである請求項1又は2に記載の不揮発性半導体メモリドライブ。
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