KR101431156B1 - 솔리드 스테이트 드라이브 - Google Patents

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KR101431156B1
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Abstract

솔리드 스테이트 드라이브가 제공된다. 상기 솔리드 스테이트 드라이브는 메모리 반도체 칩, 광신호를 통해 상기 메모리 반도체 칩으로부터 독출된 데이터를 송신하고 상기 메모리 반도체 칩에 기록될 데이터를 수신하기 위한 제 1 광통신 인터페이스, 상기 제 1 광통신 인터페이스와 상기 메모리 반도체 칩을 제어하고 상기 상기 메모리 반도체 칩과 상기 제 1 광통신 인터페이스 간에 데이터를 중계하는 제어 반도체 칩, 상기 메모리 반도체 칩으로부터 독출된 데이터, 또는 상기 메모리 반도체 칩에 기록될 데이터를 임시 저장하는 휘발성 메모리를 포함하는 버퍼, 태양 광으로부터 전기 에너지를 생성하는 태양 전지, 및 상기 전기 에너지를 상기 제 1 광통신 인터페이스, 상기 메모리 반도체 칩, 상기 제어 반도체 칩에 공급하는 전원 제어 반도체 칩을 포함한다.

Description

솔리드 스테이트 드라이브{Solid state drive}
본 발명은 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 태양 전지로부터 전원을 제공받아 외부 장치와 광통신으로 데이터를 송수신하는 솔리드 스테이트 드라이브에 관한 것이다.
컴퓨팅 장치의 하드웨어의 성능이 향상됨에 따라, 사용자가 컴퓨팅 장치에서 사용하는 데이터 또는 프로그램 역시 그 크기가 급격하게 증대되고 있는 추세에 있다. 이에 따라 컴퓨터 장치를 위한 데이터 처리 장치에 있어서 데이터 입출력시 병목 현상으로 인한 성능 저하를 해결할 수 있는 기술로 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)가 제안되고 있다. 솔리드 스테이트 드라이브는 하드 디스크 드라이브(HDD)와 비슷하게 동작하면서도 기계적 장치인 HDD와는 달리 반도체를 이용하여 정보를 저장한다. 또한, 솔리드 스테이트 드라이브는 랜덤 액세스를 하여 탐색시간 없이 고속으로 데이터를 입출력할 수 있으면서도, 기존의 HDD에 필수적으로 사용되는 모터와 기계적 구동장치를 갖지 않아, 기계적 지연이나 실패율이 현저히 적다. 또한 외부의 충격으로 데이터가 손상되지 않으며, 발열·소음 및 전력소모가 적고, 소형화·경량화할 수 있는 장점이 있다.
그러나, 종래의 솔리드 스테이트 드라이브는 외부 호스트와 전원과 신호를 유선으로 연결되므로, 연결 포트가 부족할 경우 외부 호스트와의 접속이 제한되며, 설치를 위한 외부 호스트와의 연결이 번거로운 한계가 있다.
또한, 솔리드 스테이트 드라이브의 용량을 증가시키기 위하여 사용하는 반도체 메모리 소자의 집적도와 개수가 증가함에 따라서, 솔리드 스테이트 드라이브의 전력 소모량도 함께 증가하고 있으며, 이는 솔리드 스테이트 드라이브를 휴대용으로 사용하는 것을 곤란하게 하고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 태양 전지를 구비하고 외부 호스트와의 연결을 손쉽게 하는 솔리드 스테이트 드라이브를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따른 솔리드 스테이트 드라이브는 메모리 반도체 칩, 광신호를 통해 상기 메모리 반도체 칩으로부터 독출된 데이터를 송신하고 상기 메모리 반도체 칩에 기록될 데이터를 수신하기 위한 제 1 광통신 인터페이스, 상기 제 1 광통신 인터페이스와 상기 메모리 반도체 칩을 제어하고 상기 메모리 반도체 칩과 상기 제 1 광통신 인터페이스 간에 데이터를 중계하는 제어 반도체 칩, 상기 메모리 반도체 칩으로부터 독출된 데이터, 또는 상기 메모리 반도체 칩에 기록될 데이터를 임시 저장하는 휘발성 메모리를 포함하는 버퍼, 태양 광으로부터 전기 에너지를 생성하는 태양 전지, 및 상기 전기 에너지를 상기 제 1 광통신 인터페이스, 상기 메모리 반도체 칩, 상기 제어 반도체 칩에 공급하는 전원 제어 반도체 칩을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상에 따른 솔리드 스테이트 드라이브는 외부 장치와 유선으로 데이터 송수신을 수행하기 위한 유선 통신 인터페이스, 외부 장치와 광신호를 통해 데이터 송수신을 수행하기 위한 제 1 광통신 인터페이스, 데이터를 저장하는 메모리를 포함하는 메모리부, 상기 유선 통신 인터페이스 및 상기 제 1 광통신 인터페이스와 상기 메모리부 간의 데이터 송수신을 중계하는 제어부, 상기 제어부에 의해 중계되는 데이터가 임시 저장되는 휘발성 메모리를 포함하는 버퍼, 및 태양 전지를 포함하고 상기 제 1 광통신 인터페이스, 상기 메모리부 및 상기 제어부에 전원을 제공하는 전원부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따른 솔리드 스테이트 드라이브는 자체적으로 태양 전지를 통해 전력을 생성하여 사용함으로써 장시간 사용할 수 있고 광통신으로 데이터를 송수신함으로써 연결 포트가 없거나 부족한 호스트와의 데이터 송수신을 가능하게 한다. 또한, 솔리드 스테이트 드라이브와 외부 호스트뿐만 아니라 솔리드 스테이트 드라이브의 기판과 메모리 칩 간에도 광통신으로 데이터를 송수신함으로써 더욱 신뢰성 있는 고속의 데이터 통신이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브의 구성 요소와 동작 방법을 호스트와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브의 광통신 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브의 전원부의 동작을 호스트와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브의 구성 요소와 동작 방법을 호스트와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브의 내부 및 외부 광통신 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
아래에서 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 다른 언급이 없는 한, 도면들에서 동일한 부호는 동일한 요소를 가리키며 각종 요소들과 영역들은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서 본 발명은 첨부 도면들에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브의 구성 요소와 동작 방법을 호스트와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 호스트(200)와 네트워크 연결될 수 있는 솔리드 스테이트 드라이브(100)가 도시된다. 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 제어부(20), 전원부(30), 유선 통신 인터페이스(40), 광통신 인터페이스(50) 및 메모리부(60)를 포함할 수 있다.
메모리부(60)는 데이터를 저장할 수 있으며, 전원의 공급이 없는 상태에서도 데이터가 소실되지 않는 저장 장치를 포함할 수 있다. 상기 저장 장치는 비휘발성 메모리, 예컨대 플래시 메모리, 및/또는 휘발성 메모리, 예컨대 DRAM을 포함할 수 있다. 메모리부(60)는 제어부(20)의 요청에 따라 데이터를 저장 또는 삭제하거나, 저장되어 있는 데이터를 제어부(20)에 제공할 수 있다. 메모리부(60)는 하나 이상의 반도체 칩으로 이루어질 수 있다. 메모리부(60)는 복수의 반도체 다이가 적층된 적층 반도체 패키지로 이루어질 수 있다.
제어부(20)는 메모리부(60)에 저장된 데이터에 대한 액세스를 제어할 수 있다. 즉, 제어부(20)는 호스트(200)의 제어 명령에 따라서, 메모리부(60)에 포함되는 저장 장치, 예컨대 플래시 메모리 등의 기록/독출 동작을 제어할 수 있다. 제어부(20)는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 별도의 제어 반도체 칩으로 구성되거나, 또는 메모리부(60)의 시스템 영역에 저장된 제어 프로그램일 수 있다. 제어부(20)는, 예컨대, 솔리드 스테이트 드라이브(100)가 호스트(200)에 연결될 때, 호스트(200)의 운영 시스템에 의해 자동으로 실행되도록 설계될 수 있다. 이 경우, 제어부(20)는 자동 실행을 위한 스크립트와 호스트(200)에서 실행될 수 있는 응용 프로그램을 포함할 수 있다.
제어부(20)는 버퍼(25)를 더 포함할 수 있다. 버퍼(25)는 랜덤 액세스가 가능한 휘발성 메모리, 예컨대 DRAM, SRAM, SDRAM, DDR 등을 포함할 수 있다. 호스트(200)가 솔리드 스테이트 드라이브(100)를 액세스할 때 자주 사용되는 데이터를 버퍼(25)에 저장함으로써, 데이터 독출 동작에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다. 버퍼(25)는 예컨대 8MByte 또는 32MByte의 용량 크기를 가질 수 있다. 제어부(20)가 별도의 제어 반도체 칩으로 구성되는 경우, 버퍼(25)는 상기 제어 반도체 칩의 일부분일 수 있다. 일 예에서, 버퍼(25)는 독립적인 반도체 칩으로 이루어질 수 있다. 다른 예에서, 버퍼(25)는 메모리부(60)를 이루는 반도체 칩의 일부분, 또는 메모리부(60)를 이루는 적층 반도체 패키지에 적층된 반도체 다이들 중 일부로 이루어질 수 있다.
전원부(30)는 솔리드 스테이트 드라이브(100) 내에 장착될 수 있는 전력 발생 장치, 예컨대 태양 전지를 이용하여 전력을 생산할 수 있다. 상기 전력 발생 장치에 의해 생산된 전력은 저장부, 예컨대 배터리에 저장할 수 있다. 또한, 전원부(30)는 호스트(200)로부터 전원을 제공받을 수 있다. 전원부(30)는 제어부(20), 광통신 인터페이스(50), 및 메모리부(60)에 전원을 제공할 수 있다. 전원부(30)로부터 제공되는 전원은 예를 들어 3V 내지 12V의 전압일 수 있다.
유선 통신 인터페이스(40)는 종래 HDD가 호스트(200)에 연결되는 인터페이스일 수 있다. 예컨대, 유선 통신 인터페이스(40)는, 1.5Gb/s의 최대 속도를 갖는 SATA(Serial Advanced Technology Architecture), 3Gb/s의 최대 속도를 갖는 SATA2, 6Gb/s의 최대 속도를 갖는 SATA3, eSATA, E-IDE(Enhanced Integrated Drive Electronics), SCSI(Small Computer System Interface), SA-SCSI, ZIF(Zero Insertion Force) 타입, CF(Compact Flash) 타입, USB(Universal Serial Bus), IEEE1394 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 유선 통신 인터페이스(40)를 통해 호스트(200)와 데이터를 유선으로 송수신할 수 있다. 유선 통신 인터페이스(40)는 데이터 신호뿐만 아니라 전원 신호도 전달할 수 있다. 따라서, 유선 통신 인터페이스(40)의 요소들은 유선 통신 인터페이스(40)를 통해 연결된 호스트(200)의 전원을 이용하여 구동될 수 있다. 유선 통신 인터페이스(40)는 전원 신호들을 입력되는 전원 단자들 및 데이터 신호들이 입출력되는 데이터 단자들 포함할 수 있으며, 상기 전원 단자들과 상기 데이터 단자들은 각각 별도의 전원 소켓 및 데이터 소켓에 형성될 수 있으며, 또는, 일체로 하나의 소켓에 형성될 수도 있다.
광통신 인터페이스(50)는 호스트(200)와 무선 광신호를 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 광통신 인터페이스(50)는 전원부(30)로부터 전원을 제공받아 구동될 수 있다. 광통신 인터페이스(50)는 제어부(20)에 의하여 활성화 또는 비활성화될 수 있으며, 광통신 인터페이스(50)의 전체 동작은 제어부(20)에 의해 제어될 수 있다. 솔리드 스테이트 드라이브(100)가 광통신 인터페이스(50)를 통하여 호스트(200)에 네트워크 연결되면 무선 네트워킹 절차가 수행될 수 있다.
광통신 인터페이스(50)를 통해 솔리드 스테이트 드라이브(100)의 상태가 표시될 수 있다. 예컨대, 광통신 인터페이스(50)가 가시광선 영역의 파장을 갖는 광을 이용하는 경우, 통신 대기 상태 또는 통신 연결 상태 등을 표시할 수 있다. 예컨대, 전원이 꺼져 있는 상태를 나타내기 위해 광통신 인터페이스(50)가 아무런 광을 방출하지 않을 수 있으며, 통신 대기 상태를 나타내기 위해 광통신 인터페이스(50)가 주기적으로 광을 깜빡거릴 수 있고, 통신 연결 상태를 나타내기 위해 광통신 인터페이스(50)가 계속 발광할 수 있을 것이다. 이러한 광통신 인터페이스(50)의 상태 표시 기능은 제어부(20)에 의해 제어될 수 있다.
호스트(200)는, 연산부, 기억부, 제어부, 및 입출력부를 포함하는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있고, 예를 들어 컴퓨터, 개인용 컴퓨터(PC), 서버, 휴대용 컴퓨터, 개인용 휴대 단말기(PDA), 모바일 폰(mobile phone), MP3 플레이어, 네비게이션(navigation), 휴대용 멀티미디어 재생기(portable multimedia player, PMP) 또는 중계기, 액세스 포인트(AP), 휴대용 전자장치, 가전제품 등 주변 장치와 데이터를 송수신할 수 있는 저장 장치인 경우에 모두 해당될 수 있다.
도 1에서는 유선 통신 인터페이스(40)와 광통신 인터페이스(50)를 통해 동시에 하나의 호스트(200)와 데이터 통신을 수행하는 것처럼 도시되어 있지만, 이러한 형태로 본 발명이 한정되지 않는다. 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 유선 통신 인터페이스(40)를 통해 제 1 호스트와 통신을 수행하면서 광통신 인터페이스(50)를 통해 제 2 호스트와 통신을 수행할 수도 있다. 또한, 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 유선 통신 인터페이스(40)나 광통신 인터페이스(50) 중 어느 하나를 선택적으로 이용하여 호스트(200)와 통신을 수행할 수도 있다. 예컨대, 솔리드 스테이트 드라이브(100)가 광통신 인터페이스(50)를 통해 호스트(200)와 통신하고 있더라도, 솔리드 스테이트 드라이브(100)와 호스트(200)가 유선 통신 인터페이스(40)로 서로 연결되면, 광통신 인터페이스(50)에서 유선 통신 인터페이스(40)로 통신 경로가 절체될 수도 있다. 이러한 동작들은 제어부(20)에 의해 수행될 수 있으며, 사용자가 미리 설정한 룰 또는 설정에 따라 동작 규칙이 결정될 수 있다. 이러한 룰 또는 설정은 제어부(20)에 기록되어 있을 수도 있으며, 메모리부(60)의 일부분에 저장되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브의 광통신 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 솔리드 스테이트 드라이브(100)의 광통신 인터페이스(50)는 수광부(52) 및 발광부(54)를 포함할 수 있으며, 제어부(20)는 메모리 제어부(24) 및 통신부(22)를 포함할 수 있다. 또한, 호스트(200)도 역시 솔리드 스테이트 드라이브(100)의 수광부(52) 및 발광부(54)에 대응하는 발광부(210) 및 수광부(220)를 포함할 수 있다. 도시하지는 않았지만, 호스트(200)는 발광부(210) 및 수광부(220) 외에 이들의 동작을 제어하기 위한 광통신 제어부(미 도시)를 포함할 수 있으며, 아래에서 발광부(210), 수광부(220) 및 광통신 제어부를 통칭하여 광통신 모듈로 지칭한다. 호스트(200)는 상기 광통신 모듈 및 광통신 인터페이스(50)를 통해 솔리드 스테이트 드라이브(100)와 광통신을 수행할 수 있다.
상기 광통신 모듈은 호스트(200)에 장착할 수 있는 별도의 장치일 수 있다. 또한, 광통신 기능이 내장되지 않은 호스트에 광통신 기능을 가지는 장치를 별도로 연결하여 구현될 수 있다. 또한, 상기 광통신 모듈은 호스트(200)와 일체로 이루어진 장치일 수 있으며, 이 경우, 광통신 기능을 호스트(200)에 내장하여 구현할 수 있다.
솔리드 스테이트 드라이브(100)의 발광부(54)는 적외선 또는 가시광선 영역의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있는 발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD)를 포함할 수 있다. 호스트(200)의 수광부(220)는 발광부(54)에서 방출하는 광의 파장에서 광신호를 전기 신호로 변환할 수 있는 수광 소자, 예컨대 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 즉, 수광부(220)는 적외선 또는 가시광선 영역의 파장을 갖는 광에 반응하는 포토 다이오드를 포함할 수 있다.
호스트(200)의 발광부(210)는 발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD)를 포함할 수 있으며, 적외선 또는 가시광선 영역의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다. 솔리드 스테이트 드라이브(100)의 수광부(52)는 발광부(210)에서 방출하는 광의 파장에 반응하여 전기적 신호를 출력하는 수광 소자, 예컨대 포토 다이오드(photo diode)를 포함할 수 있다.
발광부들(54, 210)은 다수의 구별될 수 있는 파장들을 갖는 발광 소자들을 포함할 수 있다. 예컨대, 발광부들(54, 210)은 적외선 LED, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED들을 포함함으로써 다수의 광신호들을 출력할 수 있다. 이 경우, 수광부들(52, 220)은 해당 파장의 광을 수신하기 위해 동일한 개수의 수광 소자들로 이루어질 수 있다. 또한, 수광부들(52, 220)의 전단에 특정 파장의 광만을 통과시키는 광 필터가 배치될 수 있다. 그러나, 이러한 발광부들(54, 210)과 수광부들(52, 220)의 종류는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.
발광부(54)는 상기 발광 소자를 구동하기 위한 발광 구동부(미 도시)를 포함할 수 있으며, 상기 발광 구동부는 통신부(22)로부터 제공된 신호를 증폭하여 구동 신호를 생성하고 이를 상기 발광 소자에 제공함으로써, 상기 발광 소자가 광신호를 출력할 수 있게 할 수 있다. 또한, 수광부(52)는 상기 수광 소자에 의해 출력되는 전기 신호를 디지털로 변환하기 위한 검출부(미 도시), 예컨대 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다. 상기 수광 소자에서 수신된 광신호가 0인지 아니면 1인지 상기 검출부에 의해 판독될 수 있다.
통신부(22)는 광통신 인터페이스(50)과 유선 통신 인터페이스(40)와 통신 가능하게 연결될 수 있다. 통신부(22)는 광통신 인터페이스(50)의 수광부(52)에 의해 제공되는 광통신 디지털 신호를 내부 디지털 신호로 디코딩할 수 있다. 또한, 통신부(22)는 메모리 제어부(24)로부터 제공되는 내부 디지털 신호를 광통신 디지털 신호로 인코딩하여 발광부(54)에 제공할 수 있다.
또한, 통신부(22)는 유선 통신 인터페이스(40)에도 연결되어 유선 통신 인터페이스(40)로 통신하기에 적합한 방식으로 인코딩 및 디코딩을 수행할 수 있다. 유선 통신 인터페이스(40)와 광통신 인터페이스(50)의 인코딩/디코딩 방식이 동일한 경우, 통신부(22)는 내부 디지털 신호를 통신 디지털 신호로 인코딩한 후에, 유선 통신 인터페이스(40) 또는 광통신 인터페이스(50)의 발광부(54)를 통해 호스트(200)로 송신할 수 있다. 디코딩의 경우도 역시 마찬가지이며, 통신부(22)는 유선 통신 인터페이스(40) 또는 광통신 인터페이스(50)의 수광부(52)를 통해 제공된 통신 디지털 신호를 내부 디지털 신호로 디코딩하여, 메모리 제어부(24)에 제공할 수 있다.
메모리 제어부(24)는 통신부(22)에 의해 디코딩된 내부 디지털 신호들을 분석하여, 메모리부(60)를 제어하기 위한 제어 신호들, 어드레스 신호들, 및/또는 데이터 신호들을 추출할 수 있다. 메모리 제어부(24)는 상기 디코딩된 내부 디지털 신호들 분석하여 제어 명령을 구분하고, 상기 제어 명령에 따라, 메모리부(60)의 특정 어드레스에 임의의 데이터를 저장하거나, 메모리부(60)의 특정 어드레스로부터 임의의 데이터를 독출하거나, 메모리부(60)의 특정 어드레스의 임의의 데이터를 삭제할 수 있다. 도면에서 메모리 제어부(24)와 통신부(22)는 별도의 기능 블록인 것으로 도시하였지만, 이는 예시적이며, 하나의 블록에서 양 기능을 모두 처리할 수도 있으며, 또는 하나의 전자 회로 소자에 의해 양 기능이 구현될 수도 있다.
솔리드 스테이트 드라이브(100)가 호스트(200)로부터 데이터를 수신하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 솔리드 스테이트 드라이브(100)가 호스트(200)로부터 데이터를 수신하는 과정은 실선 화살표에 의하여 도시되어 있다. 호스트(200)의 발광부(210)가 데이터를 광신호로 수광부(52)에 전송한다. 수광부(52)에서 수신된 광신호는 수광 소자에 의해 전기 신호로 변환된다. 상기 광신호가 수광부(52)에 도달하기 전에 상기 광신호는 수광부(52)에 적합한 특정 파장만을 통과시키는 필터를 거칠 수도 있다. 상기 전기 신호는 노이즈를 제거하기 위해 필터링될 수 있고, 임의의 크기로 증폭될 수도 있다. 수광부(52)의 검출부는 상기 전기 신호를 임의의 값과 비교하거나 아날로그 디지털 변환함으로써 광통신 디지털 신호로 변환할 수 있다. 상기 광통신 디지털 신호는 통신부(22)로 전송된다. 통신부(22)는 상기 광통신 디지털 신호를 디코딩하여 내부 디지털 신호로 변환할 수 있다. 상기 내부 디지털 신호는 메모리 제어부(24)에 제공되고, 메모리 제어부(24)는 상기 내부 디지털 신호를 분석하여 메모리부(60)를 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이, 예컨대 상기 내부 디지털 신호에 포함된 제어 신호들에 따라 임의의 동작, 예컨대, 임의의 어드레스에 임의의 데이터를 저장, 임의의 어드레스의 데이터를 삭제, 또는 임의의 어드레스의 데이터를 독출을 수행할 수 있다. 통신부(22)는 호스트(200)와 솔리드 스테이트 드라이브(100) 사이에 송수신될 수 있는 데이터에 대하여 미리 정의된 광파장 대역과 프로토콜에 대한 정보를 가지고 있을 수 있다. 메모리 제어부(24)와 메모리부(60) 간의 통신은 본딩 와이어, 솔더볼, 범프, 관통 전극(TSV)를 이용하는 유선 통신, RF를 이용한 무선 통신, 또는 적외선 또는 가시광선을 이용한 광통신에 의하여 구현될 수 있다.
유선 통신 인터페이스(40)를 통해 호스트(200)로부터 데이터를 수신하는 과정은 다음과 같다. 호스트(200)로부터 제공된 신호들은, 유선 통신 인터페이스(40)에 의해, 선택적으로 필터링 및/또는 증폭될 수 있고, 유선통신 디지털 신호로 변환될 수 있다. 상기 유선통신 디지털 신호는 통신부(22)에 제공될 수 있다. 통신부(22)는 상기 유선통신 디지털 신호를 내부 디지털 신호로 디코딩할 수 있다. 그 이후의 단계는 광통신 인터페이스(50)의 수광부(52)를 통해 광신호를 수신하는 경우와 실질적으로 동일하다. 따라서 반복되는 설명은 생략한다.
솔리드 스테이트 드라이브(100)가 호스트(200)로 데이터를 송신하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 솔리드 스테이트 드라이브(100)로부터 호스트(200)로 데이터를 송신하는 과정은 점선 화살표에 의하여 도시되어 있다. 메모리 제어부(24)에 의하여 메모리부(60)에 저장된 데이터 중 송신할 데이터는 내부 디지털 신호의 형태로 통신부(22)에 제공될 수 있다. 상술한 바와 같이, 메모리부(60)와 메모리 제어부(24) 간의 데이터 송수신은 유선 통신, 무선 통신 또는 광통신에 의하여 수행될 수 있다. 통신부(22)는 상기 내부 디지털 신호를 광통신 인터페이스(50)에 적합한 형태로, 즉 광통신 디지털 신호로 인코딩할 수 있다. 상기 광통신 디지털 신호는 발광부(54)로 전송되며, 발광부(54)의 발광 구동부는 상기 광통신 디지털 신호에 따라 구동 신호를 생성할 수 있다. 발광부(54)의 발광 소자는 상기 구동 신호에 따라 광신호를 생성한다. 예컨대 구동 신호가 1인 경우, 발광부(54)는 광을 방출하고, 구동 신호가 0인 경우 발광부(54)는 광을 방출하지 않을 수 있으며, 이와 반대로도 가능하다. 또한, 발광부(54)는 다수의 비트를 표현할 수 있는 다수의 아날로그 광 출력을 가질 수 있다. 방출된 광신호는 호스트(200)의 수광부(220)에 의해 수신되어 호스트(200)로 전송될 수 있다.
호스트(200)와 솔리드 스테이트 드라이브(100) 간의 광통신의 변조 방식은 한정되지 않는다. 예컨대, 변조 방식은 "1"을 광신호 방사, "0"을 광신호 소거로 표현하는 점멸 방식(On-Off Keying: OOK) 방식일 수 있다. 또한, n개의 이진 신호군을 2n개의 광 펄스 위치 시간으로 표현하는 펄스 위치 변조 방식(Pulse Position Modulation: PPM), n개의 이진 신호 군을 2n개의 광 펄스 위치 시간 간격으로 표현하는 펄스 간격 변조 방식(Pulse Interval Modulation: PIM), PIM의 인식 펄스를 두가지로 한 DHPIM(Dual Head PIM), 특정된 주파수의 정현파에 위상 변조(PSK), 진폭 변조(ASK) 등 일반적인 디지털 통신 방식으로 변조한 후 아날로그 광원의 세기로 재 변조하는 부반송파 변조 방식(Sub-Carrier Modulation: SCM) 등일 수 있다.
유선 통신 인터페이스(40)를 통해 데이터를 호스트(200)로 전송하는 과정은, 통신부(22)에 의해 제공되는 유선통신 디지털 신호를 유선 통신 인터페이스(50)를 통해 호스트(200)로 전송한다는 점을 제외하고는 광통신 인터페이스(50)를 이용하는 경우와 실질적으로 유사하다. 따라서, 유선 통신 인터페이스(40)와 광통신 인터페이스(50)를 통해 송수신되는 신호의 인코딩/디코딩 방식이 서로 동일하다면, 통신부(22)에서 한 번의 인코딩 및 디코딩만으로 유선 통신과 광통신 모두를 수행할 수 있기 때문에, 연산 처리에 소요되는 시간을 줄일 수 있으며, 설계 복잡도도 줄어들 수 있다.
상술한 바와 같이, 호스트(200)와 솔리드 스테이트 드라이브(100) 간의 광통신을 통해, 외부의 잡음에 영향을 받지 않는 신뢰성 높은 통신을 달성할 수 있다. 또한, 광통신을 이용함으로써 고속으로 데이터들을 송수신할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브(100)의 전원부(30)의 동작을 호스트(200)와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 제어부(20), 광통신 인터페이스(50) 및 메모리부(60)에 전원을 제공하는 전원부(30)가 도시된다. 전원부(30)는 전원 제어부(32), 태양 전지(34) 및 저장부(36)를 포함할 수 있다.
태양 전지(34)는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있다. 예컨대, 태양 전지(34)는 서로 접합된 p형 반도체와 n형 반도체를 포함할 수 있다. 상기 p형 반도체 및 n형 반도체에 태양광이 비춰지면, 태양광이 가지고 있는 에너지에 의해 태양 전지(34)에는 정공과 전자가 발생할 수 있다. 발생된 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동하고 발생된 전자는 n형 반도체 쪽으로 이동하게 되며, 그에 따라 전위차가 발생하면서 전류가 흐르게 된다. 따라서 태양 전지(34)는 태양광에 의해 전류가 흐르게 되며, 이와 같이 생성된 전기는 전원 제어부(32)를 통해 저장부(36)에 충전된다.
전원 제어부(32)는 태양 전지(34)에 의해 생성된 전기를 저장부(36)에 충전시킬 수 있다. 또한, 전원 제어부(32)는 유선 통신 인터페이스(40)의 전원 단자를 통해 호스트로부터 전원을 공급받아, 저장부(36)에 충전시킬 수도 있다. 뿐만 아니라, 전원 제어부(32)는 충전된 저장부(36)로부터 안정된 전원을 광통신 인터페이스(50), 제어부(20) 및 메모리부(60)에 공급함으로써 솔리드 스테이트 드라이브(100)를 동작시킬 수 있다. 전원 제어부(32)는 고 전압 방지 회로를 포함할 수 있으며, 호스트(200)로부터 제공되는 전원과 태양 전지(34)로부터 제공되는 전기 에너지가 서로 분리되게 할 수 있다. 전원 제어부(32)는 고정된 전압이 출력될 수 있도록 정전압 회로를 포함할 수 있다.
전원 제어부(32)는 솔리드 스테이트 드라이브(100)가 유선 통신 인터페이스(40)를 통해 호스트(200)에 연결되었는지를 감지할 수 있다. 광통신 중에 솔리드 스테이트 드라이브(100)가 유선 통신 인터페이스(40)를 통해 호스트(200)에 연결되었음을 감지하는 경우, 통신부(22)는 광통신에서 유선 통신으로 통신 방식을 절체할 수 있다. 상술한 바와 같이, 이러한 절체는 사용자에 의해 설정될 수 있다.
또한, 전원 제어부(32)는 태양 전지(34)로부터 제공되는 전기를 유선 통신 인터페이스(40)를 통해 호스트(200)에 공급할 수 있다. 예컨대, 호스트(200)가 예컨대, PDA, 핸드폰 등과 같은 휴대 장치이고 상기 휴대 장치의 배터리가 모두 방전되어 사용이 불가능한 경우, 태양 전지(34)에 의해 생성된 전기 에너지를 유선 통신 인터페이스(40)를 통해 상기 휴대 장치의 배터리에 충전시킬 수 있다.
저장부(36)는 호스트(200)로부터 제공되는 전원과 태양 전지(34)로부터 제공되는 전기 에너지를 저장할 수 있다. 저장부(36)는 재충전이 가능한 충전지일 수 있다. 예컨대, 저장부(36)는 니켈-카드뮴 전지, 니켈-수소 전지, 리튬 이온 전지, 리튬 이온 폴리머 전지 또는 납 축전지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 광통신이 가능한 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 휴대가 가능하며, 무선으로 외부 장치와 통신할 수 있다. 이를 위해서는 별도의 전원 공급부가 필요할 것이다. 본 발명에 따른 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 태양 전지(34)를 구비함으로써 자체적으로 전기를 생산할 수 있다. 그에 따라 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 더 많은 구동 시간을 가질 수 있으며, 충전지가 방전되더라도 태양 전지(34)를 이용하여 지속적인 구동이 가능하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브(100)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 기판(10), 적어도 하나의 제어 반도체 칩(20), 적어도 하나의 수동 소자(28), 및 적어도 하나의 메모리 반도체 칩(60)을 포함할 수 있다. 또한, 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 광통신 인터페이스(50) 및 유선 통신 인터페이스(40)를 포함할 수 있다. 또한, 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 전원 제어 반도체 칩(32), 태양 전지(34) 및 배터리(36)를 포함할 수 있다.
솔리드 스테이트 드라이브(100)는 제어 반도체 칩(20), 수동 소자(28), 메모리 반도체 칩(60), 광통신 인터페이스(50), 및 전원 제어 반도체 칩(32)을 봉지하는 봉지재를 포함할 수 있다. 또한, 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 제어 반도체 칩(20), 수동 소자(28), 메모리 반도체 칩(60), 광통신 인터페이스(50), 및 전원 제어 반도체 칩(32)의 외부를 둘러싸는 케이스(90)를 더 포함할 수 있다. 또한, 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 광통신 인터페이스(50)의 일부를 노출하는 투명 창(92), 및 태양 전지(34)의 일 면을 노출하는 투명 보호막(94)을 포함할 수 있다.
기판(10)은 제 1 면(12)과 제 1 면(12)에 대향하는 제 2 면(14)을 포함한다. 제 1 면(12)의 일부 영역에 제어 반도체 칩(20), 수동 소자(28), 및 메모리 반도체 칩(60)이 위치할 수 있다. 또한, 제 1 면(12)의 일부 영역에 광통신 인터페이스(50)가 위치할 수 있다. 또한, 제 2 면(14)의 일부 영역에는 유선 통신 인터페이스(40)가 위치할 수 있다.
유선 통신 인터페이스(40)는 제 2 면(14)의 일부 영역에 배치된 임의의 적절한 개수의 입출력 단자(44)를 포함할 수 있다. 입출력 단자(44)를 통해 데이터 신호들이 입출력될 수 있으며, 입출력 단자(44)를 통해 호스트(200)로부터 전원이 공급될 수 있다. 입출력 단자(44)의 개수는 유선 통신 인터페이스(40)의 종류에 따라 결정될 수 있다. 유선 통신 인터페이스(40)는 호스트(200)의 플러그가 삽입될 수 있는 소켓(42)을 포함할 수 있다. 소켓(42)의 개수는 유선 통신 인터페이스(40)의 종류에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 소켓(42)은 데이터 신호들이 입출력되는 데이터 단자들 만으로 이루어진 제 1 소켓 및 전원이 공급될 수 있는 전원 단자들만으로 이루어진 제 2 소켓을 포함할 수 있다. 또한, 상기 데이터 단자들 및 전원 단자들이 모두 표준에 따라 배치된 하나의 소켓으로 이루어질 수 있다.
제어 반도체 칩(20), 수동 소자(28), 전원 제어 반도체 칩(32), 태양 전지(34), 배터리(36), 입출력 단자(44), 광통신 인터페이스(50), 및 메모리 반도체 칩(60)은 제 1 면(12) 상의 제 1 배선(16), 및 제 2 면(14) 상의 제 2 배선(18)에 의하여 전기적으로 연결될 수 있다. 따라서, 제어 반도체 칩(20), 수동 소자(28), 전원 제어 반도체 칩(32), 광통신 인터페이스(50), 및 메모리 반도체 칩(60)은 입출력 단자(44) 중 전원 단자, 태양 전지(34), 배터리(36) 및/또는 전원 제어 반도체 칩(32)으로부터 제 1 배선(16) 및 제 2 배선(18)을 통하여 전원이 공급될 수 있다. 제 1 배선(16) 및 제 2 배선(18)은 예컨대 기판(10)을 관통하는 비아 전극을 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.
기판(10)은 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 비스말레이미드 트리아진(BT) 수지, FR-4(Flame Retardant 4), FR-5, 세라믹, 실리콘, 또는 유리를 포함할 수 있고, 그러나 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 기판(10)은 단일층일 수 있으며, 또는, 내부에 배선 패턴들을 포함하는 다층 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)는 하나의 강성(Rigid) 평판이거나, 복수의 강성 평판이 접착되어 형성되거나, 얇은 가요성 인쇄회로기판과 강성 평판이 접착되어 형성될 수 있다. 서로 접착되는 복수의 강성 평판들, 또는 인쇄회로기판들은 배선 패턴을 각각 포함할 수 있다. 또한, 기판(10)는 LTCC(low temperature co-fired ceramic) 기판일 수 있다. 상기 LTCC 기판은 복수의 세라믹 층이 적층되고, 그 내부에 배선 패턴을 포함할 수 있다.
제어 반도체 칩(20)은 제 1 연결 부재(26)를 통하여 제 1 배선(16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제어 반도체 칩(20)은 도 1의 제어부(20)에 상응할 수 있다. 또한, 도 1의 유선 통신 인터페이스(40) 중 회로 부분 및 광통신 인터페이스(50) 중 회로 부분, 예컨대, 발광 구동부 및 검출부를 포함할 수 있다. 제어 반도체 칩(20)은 솔리드 스테이트 드라이브(100)와 호스트(200) 사이의 통신을 제어할 수 있다. 또한 제어 반도체 칩(20)은 메모리 반도체 칩(60)에 데이터를 저장, 독출, 및 삭제하는 동작을 제어할 수 있다. 또한, 제어 반도체 칩(120)은 반도체 패키지 또는 반도체 다이일 수 있다. 제 1 연결 부재(26)는 본딩 와이어일 수 있다. 또한, 제 1 연결 부재(26)가 본딩 와이어인 것으로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 1 연결 부재(26)는, 솔더볼, 플립칩(flip-chip) 본딩 부재, 범프, TSV(though silicon via)와 같은 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다. 제어 반도체 칩(20)은 제 1 면(12) 상에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적이며, 기판(10) 내의 리세스 영역에 형성될 수도 있으며, 이 경우, 메모리 반도체 칩(60)은 리세스 영역 내의 제어 반도체 칩(20) 상에 배치될 수도 있다.
수동 소자(28)는 제 1 면(12)의 일부 영역 상에 위치할 수 있고, 솔더 또는 납땜을 통하여 배선(16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 수동 소자(28)는 저항 소자, 인덕터 소자, 캐패시터 소자, 또는 스위치 소자일 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 수동 소자(28)는 제 1 면(12) 상에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적이며, 기판(10) 내의 리세스 영역에 형성될 수도 있으며, 이 경우, 메모리 반도체 칩(60)은 리세스 영역 내의 수동 소자(28) 상에 배치될 수도 있다.
전원 제어 반도체 칩(32), 배터리(36) 및 태양 전지(34)는 각각 도 3의 전원 제어부(32), 저장부(36) 및 태양 전지(34)에 상응할 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에서, 전원 제어 반도체 칩(32)은 기판(10)의 제 2 면(18) 상에 제 2 연결 부재(33)를 통해 제 2 배선(18)에 연결될 수 있다. 전원 제어 반도체 칩(32)은 입출력 단자들(44)을 통해 호스트(200)로부터 제공되는 전원을 배터리(36)에 충전하기 위한 충전 회로를 포함할 수 있다. 또한, 전원 제어 반도체 칩(32)은 태양 전지(34)를 통해 생성되는 전원을 배터리(36)에 충전하기 위한 충전 회로를 포함할 수 있다. 또한, 전원 제어 반도체 칩(32)은 제 2 배선(18) 및 제 1 배선(16)을 통해 메모리 반도체 칩(60), 제어 반도체 칩(20), 광통신 인터페이스(50)에 전원을 제공할 수 있다. 또한, 전원 제어 반도체 칩(32)는 과전압 보호 회로, 정전압 유지 회로, 및/또는 직류-직류 변환 회로를 포함할 수 있다. 따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브(100)는 외부로부터 전원이 공급되지 않더라도 전력을 생성하여 안정적인 동작을 수행할 수 있으므로, 호스트(200)로부터 전원을 공급받을 필요가 없다. 전원 제어 반도체 칩(32), 태양 전지(34) 및 배터리(36)는 기판(10)의 제 2 면 (14) 상에 배치되는 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적이며, 예컨대, 제 1 면(12) 상에, 특히, 메모리 반도체 칩(60) 상에 배치될 수도 있다. 또한, 전원 제어 반도체 칩(32)은 제어 반도체 칩(22)과 별도의 구성 요소인 것으로 도시되어 있지만, 이는 예시적이며, 제어 반도체 칩(22)에 의해 전원 제어 반도체 칩(32)의 기능이 수행될 수 있다.
광통신 인터페이스(50)는 발광부(54) 및 수광부(52)를 포함할 수 있다. 여기에서, 광통신 인터페이스(50)는 도 1의 광통신 인터페이스(50)에 상응할 수 있다. 또한, 발광부(54) 및 수광부(52)는 도 2를 참조하여 설명한 발광부(54) 및 수광부(52)에 각각 상응할 수 있다. 발광부(54) 및 수광부(52)는 호스트(200, 도 2 참조)에 광신호를 송신하고, 호스트(200)로부터 광신호를 수신할 수 있다. 따라서, 발광부(54) 및 수광부(52)는 호스트(200)의 수광부(220) 및 발광부(210)와 각각 대응하여 위치할 수 있으며, 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제어 반도체 칩(20), 특히 통신부(22)는 송신할 광신호를 생성시키기 위하여 내부 디지털 신호를 광통신 디지털 신호로 인코딩하여 발광부(54)에 제공할 수 있으며, 발광부(54)는 광통신 디지털 신호에 따라 광신호를 출력할 수 있다. 수광부(52)는 수신된 광신호를 전기 신호로 변환하고, 다시 광통신 디지털 신호로 변환할 수 있으며, 이를 제어 반도체 칩(20), 특히 통신부(22)에 제공할 수 있다. 제어 반도체 칩(20), 예컨대 통신부(22)는 광통신 디지털 신호를 내부 디지털 신호로 변환하여 제어 반도체 칩(20)에 전송할 수 있다. 발광부(210) 중 발광 소자를 제외한 나머지 회로 부분, 예컨대 발광 구동부, 및 수광부(210) 중 수광 소자를 제외한 나머지 회로 부분, 예컨대 검출부는 제어 반도체 칩(20)에 포함될 수도 있다.
제어 반도체 칩(20)은 발광부(210) 및 수광부(210)의 전체 동작을 제어할 수 있다. 제어 반도체 칩(20)은 내부 디지털 신호를 인코딩한 광통신 디지털 신호를 발광부(54)에 제공할 수 있고, 수광부(52)로부터 제공된 광통신 디지털 신호를 내부 디지털 신호로 디코딩할 수 있다. 제어 반도체 칩(20)은 상기 내부 디지털 신호에 따라 메모리 반도체 칩(60)를 액세스할 수 있다. 제어 반도체 칩(20)은 도 1의 버퍼(25)를 포함할 수 있다.
메모리 반도체 칩(60)은 제 3 연결 부재(62)를 통하여 제 1 배선(16)과 전기적으로 연결될 수 있다. 메모리 반도체 칩(60)은 도 1의 메모리부(60)에 상응할 수 있다. 메모리 반도체 칩(60)은 데이터를 저장할 수 있는 저장 장치로서, NAND 플래시 메모리, PRAM(Phase-change random access memory), RRAM(Resistive RAM), FeRAM(Ferroelectric RAM), 또는 MRAM(Magnetic RAM)과 같은 비휘발성 메모리일 수 있다. 또한, 메모리 반도체 칩(60)은 예컨대 DRAM, 특히 DDR과 같은 휘발성 메모리일 수도 있다. 또한, 메모리 반도체 칩들(60)은 크기가 서로 동일하거나 다를 수 있다. 또한, 메모리 반도체 칩(60)은 반도체 다이 또는 반도체 패키지일 수 있다. 도면에 도시된 메모리 반도체 칩(60)의 종류, 개수, 크기, 적층 방법, 및 적층 모양 등은 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 제 3 연결 부재(62)는 본딩 와이어일 수 있다. 도면에서는 제 3 연결 부재(62)가 본딩 와이어로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 제 3 연결 부재(62)는 솔더볼, 플립칩 본딩 부재, 범프, TSV(though silicon via)와 같은 전도성 비아 또는 이들의 조합일 수 있다.
기판(10), 제어 반도체 칩(20), 수동 소자(28), 메모리 반도체 칩(60), 광통신 인터페이스(50), 및 전원 제어 반도체 칩(32)을 외부로부터 보호하기 위해 봉지재로 이들을 덮을 수 있다. 상기 봉지재는 인캡슐런트(encapsulant) 물질일 수 있고, 예를 들어 에폭시 수지 또는 실리콘 수지일 수 있으며, 이는 예시적이며, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 케이스(90)는 금속이나 폴리머를 포함할 수 있으며, 외부로부터 솔리드 스테이트 드라이브(100)를 보호할 수 있고, 경우에 따라서는 케이스(90)의 적어도 그 일부가 생략될 수 있다. 케이스(90)는 투명 창(92)을 통하여 발광부(54)와 수광부(52)를 노출한다. 이는 광이 차단되지 않고 외부로 발광되거나 또는 외부로부터 수신되기 위해서이다. 또한, 태양 광이 태양 전지(34)에 도달할 수 있고 태양 전지(34)를 보호할 수 있도록 투명 보호막(94)이 태양 전지(34)의 일 면에 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브의 구성 요소와 동작 방법을 호스트와 관련하여 개략적으로 도시하는 블록도이다.
도 5에 도시된 솔리드 스테이트 드라이브(300)는 도 1에 도시된 솔리드 스테이트 드라이브(100)과 실질적으로 유사하며, 오직 제 2 광통신 인터페이스(70)을 포함하고 메모리부(80)가 제어부(20)와의 광통신을 위한 기능을 포함한다는 점에서 상이하다. 실질적으로 동일한 구성요소에 대해 설명을 반복하지 않는다.
도 5를 참조하면, 솔리드 스테이트 드라이브(300)는 제 2 광통신 인터페이스(70)를 더 포함한다. 제 2 광통신 인터페이스(70)는 제어부(20)와 메모리부(80) 간의 광통신을 위한 것이다. 제 2 광통신 인터페이스(70)는 도 1의 광통신 인터페이스(50)과 실질적으로 동일한 제 1 광통신 인터페이스(50)과 실질적으로 유사하다. 아래에서 더욱 자세히 설명한다.
솔리드 스테이트 드라이브(300)는 메모리부(80)를 포함하며, 메모리부(80)는 제 2 광통신 인터페이스(70)에 상응하는 광통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브의 내부 및 외부 광통신 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6에 도시된 솔리드 스테이트 드라이브(300)는 제 2 광통신 인터페이스(70), 및 수광부(82), 발광부(84) 및 광통신부(86)을 포함하는 메모리부(80)를 포함한다는 점을 제외하고 도 2에 도시된 솔리드 스테이트 드라이브(100)와 실질적으로 유사하다. 실질적으로 동일한 구성요소에 대해 설명을 반복하지 않는다. 도 6에는 일부 구성요소가 생략되어 있으나, 이는 명확한 이해를 위해 도면에 도시하지 않았을 뿐 생략되어야 한다는 것을 의미하는 것은 아니다.
도 6을 참조하면, 솔리드 스테이트 드라이브(300)는 제 2 광통신 인터페이스(70) 및 메모리부(80)를 더 포함할 수 있다. 제 2 광통신 인터페이스(70)는 발광부(72) 및 수광부(74)를 더 포함할 수 있다. 메모리부(80)는 제어부(20)와의 광통신을 위해 무선통신부(86), 수광부(82) 및 발광부(84)를 포함할 수 있다.
제 2 광통신 인터페이스(70)의 발광부(72) 및 메모리부(80)의 발광부(84)는 적외선 또는 가시광선 영역의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있는 발광 소자, 예컨대 발광 다이오드(LED) 또는 레이저 다이오드(LD)를 포함할 수 있다. 제 2 광통신 인터페이스(70)의 수광부(74) 및 메모리부(80)의 수광부(82)는 발광부(84) 및 발광부(72)에서 방출하는 광의 파장에서 광신호를 전기 신호로 변환할 수 있는 수광 소자, 예컨대 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 즉, 수광부(74) 및 수광부(82)는 적외선 또는 가시광선 영역의 파장을 갖는 광에 반응하는 포토 다이오드를 포함할 수 있다. 발광부(72)는 수광부(82)에 광신호를 전송하며, 발광부(84)는 수광부(74)에 광신호를 전송할 수 있다. 발광부들(72, 84) 및 수광부들(74, 82)을 통해 제어부(20)와 메모리부(80)는 서로 광통신으로 데이터를 송수신할 수 있다.
메모리부(80)는 데이터를 저장할 수 있다. 메모리부(80)는 광통신부(86)를 포함할 수 있다. 메모리부(80)는 광통신부(86)를 통해 입력된 제어 명령에 따라 데이터를 저장 또는 삭제하거나, 저장되어 있는 데이터를 광통신부(86)를 통해 제어부(20)에 제공할 수 있다. 메모리부(80)는 하나 이상의 반도체 칩으로 이루어질 수 있으며, 광통신부(86)는 주변 회로 영역에 형성될 수 있다. 발광부(84)와 수광부(82)는 상기 반도체 칩 내에 형성될 수 있다. 또한, 발광부(84)와 수광부(82)는 별도의 소자로서 상기 반도체 칩에 부착될 수도 있다. 메모리부(60)는 복수의 반도체 다이가 적층된 적층 반도체 패키지로 이루어질 수도 있다.
솔리드 스테이트 드라이브(300)가 호스트(200)로부터 데이터를 수신하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 솔리드 스테이트 드라이브(300)가 호스트(200)로부터 데이터를 수신하는 과정은 실선 화살표에 의하여 도시되어 있다. 호스트(300)의 발광부(210)가 데이터를 광신호로 수광부(52)에 전송한다. 수광부(52)에서 수신된 광신호는 수광 소자에 의해 전기 신호로 변환된다. 수광부(52)의 검출부는 상기 전기 신호를 판독하여 광통신 디지털 신호로 변환할 수 있다. 상기 광통신 디지털 신호는 통신부(23)로 전송된다. 통신부(23)에 전송된 상기 광통신 디지털 신호는 통신 제어부(24)에 의해 분석되며, 상기 광통신 디지털 신호에 포함된 명령을 수행할 메모리부(80)가 결정된다. 통신부(23)는 광통신 디지털 신호를 내부 디지털 신호로 변환하지 않고 상기 광통신 디지털 신호의 적어도 일부를 해당 메모리부(80)에 대응하는 제 2 광통신 인터페이스부(70)의 발광부(72)로 전송한다. 발광부(72)는 상기 적어도 일부의 데이터를 광신호로 변환한다. 상기 광신호는 해당 메모리부(80)의 수광부(82)에 의해 수신되며 전기 신호로 변환되고, 다시 광통신 디지털 신호로 변환된다. 상기 광통신 디지털 신호는 광통신부(86)에 의해 메모리부(80) 내에서 사용되기에 적합한 칩내 디지털 신호로 변환되며, 상기 칩내 디지털 신호에 따라 메모리부(80)의 데이터들을 저장/삭제/독출할 수 있다.
솔리드 스테이트 드라이브(100)가 호스트(200)로 데이터를 송신하는 과정을 상세하게 설명하기로 한다. 솔리드 스테이트 드라이브(100)로부터 호스트(200)로 데이터를 송신하는 과정은 점선 화살표에 의하여 도시되어 있다. 메모리부(80)에 저장된 데이터 중 송신할 데이터는 상기 칩내 디지털 신호의 형태로 광통신부(86)에 제공될 수 있다. 광통신부(86)는 상기 칩내 디지털 신호를 광통신 디지털 신호로 인코딩하고 이를 발광부(84)에 전달한다. 발광부(84)는 상기 광통신 디지털 신호에 따라 광신호를 출력한다. 수광부(74)는 상기 광신호를 수신하여 전기 신호로 변환하고 이를 다시 광통신 디지털 신호로 변환한다. 통신부(23)는 상기 광통신 디지털 신호를 호스트와의 프로토콜에 맞는 형태로 변환하여 발광부(54)에 제공한다. 발광부(54)는 상기 변환된 광통신 디지털 신호를 광신호로 변환하여 수광부(220)에 제공하게 된다. 제어부(20)와 메모리부(80) 간의 광통신의 변조 방식은 한정되지 않는다.
상술한 바와 같이, 제어부(20)와 메모리부(80) 간의 광통신을 통해 외부의 잡음에 영향을 받지 않는 신뢰성 높은 통신을 달성할 수 있다. 또한, 광통신을 이용함으로써 고속으로 데이터들을 송수신할 수 있다. 또한, 호스트(200)와 제어부(20) 간의 광통신과 방식을 동일하게 함으로써, 통신부(23)의 연산량을 줄일 수 있다. 통신부(23)는 호스트(200)로부터 전송된 데이터의 최종 목적 메모리부(80)에 따라 상기 데이터를 변환하지 않고 전달할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브(300)를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 7의 솔리드 스테이트 드라이브(300)는 도 4의 솔리드 스테이트 드라이브(100)와 유사하다. 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 설명하지 않는다.
도 7을 참조하면, 기판(10)의 제 1 면(12)의 적어도 일부 영역에 제 1 내지 제 3 발광부(72a, 72b, 72c) 및 제 1 내지 제 3 수광부(74a, 74b, 74c)가 배치된다. 또한, 기판(10)의 제 1 면(12)의 적어도 일부 영역 상에 제 1 내지 제 3 메모리 반도체 칩(80a, 80b, 80c)가 배치된다. 제 1 내지 제 3 발광부(72a, 72b, 72c) 및 제 1 내지 제 3 수광부(74a, 74b, 74c)는 제 1 배선(16)에 연결되며, 전원 제어 반도체 칩(32), 배터리(36) 및 태양 전지(34)에 의해 전원을 공급받을 수 있다. 기판(10)의 제 1 면(12)과 제 1 메모리 반도체 칩(80a) 사이에는 이들 사이를 이격시키고 제 1 메모리 반도체 칩(80a)를 기판(10) 상에 부착시킬 수 있는 중간 부재(83)가 개재될 수 있다. 중간 부재(83)는 제 1 내지 제 3 발광부(72a, 72b, 72c) 및 제 1 내지 제 3 수광부(74a, 74b, 74c)가 배치되고 이들이 노출될 수 있도록 개구부들을 포함할 수 있다.
중간 부재(83) 상이 제 1 메모리 반도체 칩(80a)가 배치될 수 있다. 제 1 메모리 반도체 칩(80a)은 제 1 발광부(84a) 및 제 1 수광부(82a)를 포함할 수 있으며, 도시되지는 않았지만, 광통신부가 형성될 수 있다. 제 1 발광부(84a) 및 제 1 수광부(82a)는 각각 제 1 수광부(74a) 및 제 1 발광부(72a)에 대응하도록 배치될 수 있다. 즉, 이들이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제 1 메모리 반도체 칩(80a)은 제 2 발광부(84b) 및 제 2 수광부(82b)와 제 2 수광부(74b) 및 제 2 발광부(72b) 간의 광 경로, 및 제 3 발광부(84c) 및 제 3 수광부(82c)와 제 3 수광부(74c) 및 제 3 발광부(72c) 간의 광 경로가 확보될 수 있도록 관통 홀들이 형성되어 있을 수 있다.
제 1 메모리 반도체 칩(80a) 상에는 중간막(85)이 배치될 수 있으며, 중간막(85)은 중간 부재(83)이 비해 얇은 두께를 가질 수 있다. 제 1 메모리 반도체 칩(80a)의 상면에는 제 1 내지 제 3 발광부(72a, 72b, 72c) 및 제 1 내지 제 3 수광부(74a, 74b, 74c)와 같이 돌출되어 있는 요소가 없기 때문이다. 중간막(85)도 제 2 발광부(84b) 및 제 2 수광부(82b)와 제 2 수광부(74b) 및 제 2 발광부(72b) 간의 광 경로, 및 제 3 발광부(84c) 및 제 3 수광부(82c)와 제 3 수광부(74c) 및 제 3 발광부(72c) 간의 광 경로가 확보될 수 있도록 개구부들이 형성되어 있을 수 있다. 중간막(85)은 제 2 메모리 반도체 칩(80b)을 제 1 메모리 반도체 칩(80a) 상에 고정시킬 수 있다.
제 2 메모리 반도체 칩(80b)은 중간막(85) 상에 제 2 발광부(84b) 및 제 2 수광부(82b)이 제 2 수광부(74b) 및 제 2 발광부(72b)에 대응되도록 배치될 수 있다. 즉, 이들이 서로 마주보도록 배치될 수 있다. 제 2 메모리 반도체 칩(80b)는 제 3 발광부(84c) 및 제 3 수광부(82c)와 제 3 수광부(74c) 및 제 3 발광부(72c) 간의 광 경로가 확보될 수 있도록 관통 홀들이 형성되어 있을 수 있다.
제 2 메모리 반도체 칩(80b) 상에도 중간막(85)이 배치될 수 있다. 중간막(85)은 제 3 발광부(84c) 및 제 3 수광부(82c)와 제 3 수광부(74c) 및 제 3 발광부(72c) 간의 광 경로가 확보될 수 있도록 개구부들이 형성되어 있을 수 있다. 중간막(85)은 제 3 메모리 반도체 칩(80c)을 제 2 메모리 반도체 칩(80b) 상에 고정시킬 수 있다.
제 3 메모리 반도체 칩(80c)은 중간막(85) 상에 제 3 발광부(84c) 및 제 3 수광부(82c)이 제 3 수광부(74c) 및 제 3 발광부(72c)에 대응되도록 배치될 수 있다. 즉, 이들이 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
제 1 내지 제 3 발광부(72a, 72b, 72c) 및 제 1 내지 제 3 수광부(74a, 74b, 74c)와 제 1 내지 제 3 수광부(82a, 82b, 82c) 및 제 1 내지 제 3 발광부(84a, 84b, 84c)은 각각 제 1 및 제 2 메모리 반도체 칩(80a, 80b)의 관통 홀들, 및 중간 부재(83) 및 중간 막(85)의 개구부들에 의해 확보된 광 경로를 통해 안정적으로 광 통신을 수행할 수 있다.
발광부들(72, 84) 및 수광부들(74, 82)은 상대적으로 서로 가까운 거리에 위치하고 서로 고정된 거리에 위치하므로 광신호의 세기는 발광부(54) 및 수광부(52)에 비하여 약할 수 있으며, 그에 따라 그 크기도 작을 수 있다.
도 7에서는 3개의 메모리 반도체 칩이 적층되어 있지만, 이는 예시적이며, 이보다 적거나 많은 개수의 메모리 반도체 칩이 적층될 수도 있음에 주의하여야 한다. 또한, 제 1 내지 제 3 발광부(72a, 72b, 72c) 및 제 1 내지 제 3 수광부(74a, 74b, 74c)가 기판(10) 상에 돌출되어 배치된 것으로 도시되어 있지만, 이 역시 예시적이며, 기판(10) 내에 리세스되어 배치될 수도 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
10: 기판 20: 제어부, 제어 반도체 칩
22: 통신부 24: 메모리 제어부
30: 전원부 32: 전원 제어부, 전원 제어 반도체 칩
34: 태양 전지 36: 저장부, 배터리
40: 유선 통신 인터페이스 50: 제 1 광통신 인터페이스
52: 수광부 54: 발광부
60: 메모리부, 메모리 반도체 칩
70: 제 2 광통신 인터페이스 72: 발광부
74: 수광부 80: 메모리부
82: 수광부 84: 발광부
86: 광통신부 100: 솔리드 스테이트 드라이브
200: 호스트
210: 발광부 220: 수광부
300: 솔리드 스테이트 드라이브

Claims (10)

  1. 메모리 반도체 칩;
    광신호를 통해 상기 메모리 반도체 칩으로부터 독출된 데이터를 송신하고 상기 메모리 반도체 칩에 기록될 데이터를 수신하기 위한 제 1 광통신 인터페이스;
    상기 제 1 광통신 인터페이스와 상기 메모리 반도체 칩을 제어하고, 상기 메모리 반도체 칩과 상기 제 1 광통신 인터페이스 간에 데이터를 중계하는 제어 반도체 칩;
    상기 메모리 반도체 칩으로부터 독출된 데이터 및 상기 메모리 반도체 칩에 기록될 데이터를 임시 저장하는 휘발성 메모리를 포함하는 버퍼;
    태양 광으로부터 전기 에너지를 생성하는 태양 전지;
    상기 전기 에너지를 상기 제 1 광통신 인터페이스, 상기 메모리 반도체 칩, 상기 제어 반도체 칩에 공급하는 전원 제어 반도체 칩; 및
    상기 메모리 반도체 칩과 상기 제어 반도체 칩 간에 광신호를 통해 데이터 송수신을 수행하기 위한 제 2 광통신 인터페이스;
    를 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리 반도체 칩은 적층된 복수개의 메모리 칩들을 포함하며,
    상기 제 2 광통신 인터페이스는 상기 메모리 칩들에 각각 대응하는 복수개의 기판 발광부 및 기판 수광부를 포함하며,
    상기 메모리 칩들은 각각 칩 발광부 및 칩 수광부를 포함하며,
    상기 메모리 칩들은 각각 자신의 상부에 적층된 상기 메모리 칩들의 칩 발광부 및 칩 수광부가 이들에 대응하는 기판 수광부 및 기판 발광부와 광 경로를 통해 광통신을 할 수 있도록 관통 홀들을 가지는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    기판을 더 포함하며,
    상기 제 1 광통신 인터페이스, 상기 제어 반도체 칩 및 상기 전원 제어 반도체 칩 중 적어도 하나는 상기 기판에 형성된 리세스 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브.
  5. 외부 장치와 유선으로 데이터 송수신을 수행하기 위한 유선 통신 인터페이스;
    외부 장치와 광신호를 통해 데이터 송수신을 수행하기 위한 제 1 광통신 인터페이스;
    데이터를 저장하는 메모리를 포함하는 메모리부;
    상기 유선 통신 인터페이스 및 상기 제 1 광통신 인터페이스와 상기 메모리부 간의 데이터 송수신을 중계하는 제어부;
    상기 제어부에 의해 중계되는 데이터가 임시 저장되는 휘발성 메모리를 포함하는 버퍼;
    태양 전지를 포함하고 상기 제 1 광통신 인터페이스, 상기 메모리부 및 상기 제어부에 전원을 제공하는 전원부; 및
    상기 메모리부와 광신호를 통해 데이터 송수신을 수행하기 위한 제 2 광통신 인터페이스;를 포함하며,
    상기 메모리부는, 상기 메모리에 대한 데이터 액세스를 제어하고 상기 제 2 광통신 인터페이스를 통해 상기 제어부와 광신호를 통해 데이터 송수신을 수행하는 광통신부를 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 광통신 인터페이스는 제 1 데이터 신호를 제 1 광신호로 변환하는 제 1 발광부 및 제 2 광신호를 제 2 전기 신호로 변환하여 제 2 데이터 신호를 검출하는 제 1 수광부를 포함하고,
    상기 메모리부는 상기 제 1 광신호를 수신하여 제 1 전기 신호로 변환하여 상기 제 1 데이터 신호를 복원하는 제 2 수광부 및 상기 제 2 데이터 신호를 상기 제 2 광신호로 변환하는 제 2 발광부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 메모리부로부터 제공되는 데이터를 인코딩하여 상기 유선 통신 인터페이스와 상기 광통신 인터페이스에게 제공하고, 상기 유선 통신 인터페이스와 상기 광통신 인터페이스로부터 받은 데이터를 디코딩하여 상기 메모리부로 제공하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 태양 전지에 의해 생성되는 전원 및 상기 유선 통신 인터페이스를 통해 공급받는 전원을 전원 저장소에 충전하고 상기 전원 저장소에 충전된 전원을 상기 제 1 광통신 인터페이스, 상기 메모리부 및 상기 제어부에 공급하는 전원 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 전원 제어부는 상기 태양 전지에 의해 생성되는 전원 또는 상기 전원 저장소에 충전된 전원을 상기 유선 통신 인터페이스를 통해 외부 장치에게 공급하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브.
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