KR102385570B1

KR102385570B1 - 솔리드 스테이트 드라이브 케이스 및 이를 이용한 솔리드 스테이트 드라이브 장치

Info

Publication number: KR102385570B1
Application number: KR1020180027963A
Authority: KR
Inventors: 유수프 시나; 박재홍; 이한홍; 김정훈; 이기택
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2018-03-09
Filing date: 2018-03-09
Publication date: 2022-04-12
Also published as: CN110246525A; US10955882B2; CN110246525B; KR20190106443A; US20190278343A1

Abstract

본 발명의 일 실시예는, 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치가 실장된 메모리 모듈; 상기 메모리 모듈의 상면과 하면을 각각 덮어 상기 메모리 모듈에서 방출되는 열을 저장하며, 서로 접속된 적어도 일 영역을 가지는 제1 및 제2 열 저장부; 상기 메모리 모듈 및 상기 제1 및 제2 열 저장부가 내부에 수용되는 공간을 가지며, 상기 제1 및 제2 열 저장부와 각각 이격공간을 두고 배치되는 커버; 및 상기 커버와, 상기 제1 및 제2 열 저장부 중 적어도 하나의 사이에 배치되어 상기 이격공간을 제공하는 내부 프레임;를 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치를 제공한다.

Description

솔리드 스테이트 드라이브 케이스 및 이를 이용한 솔리드 스테이트 드라이브 장치{SOLID STATE DRIVE CASE AND SOLID STATE DRIVE DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 솔리드 스테이트 드라이브 케이스 및 이를 이용한 솔리드 스테이트 드라이브 장치에 관한 것이다.

종래의 하드디스크 드라이브를 대체할 차세대 저장 장치로서 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive) 장치가 주목 받고 있다. 솔리드 스테이트 드라이브 장치는 비휘발성 메모리에 기반한 저장 장치로서 소비 전력이 낮고 저장 밀도가 높다. 또한 솔리드 스테이트 드라이브 장치를 저장 장치로서 이용하면 빠른 속도로 대용량의 데이터의 입출력이 가능하여 수요 증대가 기대되고 있다.

반면에, 솔리드 스테이트 드라이브 장치의 입출력 속도가 증가함에 따라, 발열이 증가하여, 솔리드 스테이트 드라이브 장치의 손상을 방지하기 위해 성능 조절 기능(Performance Throttling Feature)이 동작하는 단계로 진입하는 시간이 점점 감소되고 있다.

또한, 솔리드 스테이트 드라이브 장치의 용도가 휴대용 저장 장치 영역으로까지 확대됨에 따라, 솔리드 스테이트 드라이브 장치의 외부에 가해진 충격을 감소시켜, 저장된 데이터의 신뢰성을 확보하는 방안이 요청되고 있다.

본 발명의 기술적 사상이 이루고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 성능 조절 기능 단계에 진입하는 시간을 지연시킬 수 있으며, 외부에서 가해진 충격을 완화시켜 손상을 방지할 수 있는 솔리드 스테이트 드라이브 케이스 및 이를 이용한 솔리드 스테이트 드라이브 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 실시예는, 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치가 실장된 메모리 모듈; 상기 메모리 모듈의 상면과 하면을 각각 덮어 상기 메모리 모듈에서 방출되는 열을 저장하며, 서로 접속된 적어도 일 영역을 가지는 제1 및 제2 열 저장부; 상기 메모리 모듈 및 상기 제1 및 제2 열 저장부가 내부에 수용되는 공간을 가지며, 상기 제1 및 제2 열 저장부와 각각 이격공간을 두고 배치되는 커버; 및 상기 커버와, 상기 제1 및 제2 열 저장부 중 적어도 하나의 사이에 배치되어 상기 이격공간을 제공하는 내부 프레임;을 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예는, 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치가 실장된 메모리 모듈; 상기 메모리 모듈의 상면과 하면을 각각 덮어 상기 메모리 모듈에서 방출된 열을 저장하며, 서로 접속된 적어도 일 영역을 가지는 제1 및 제2 열 저장부; 및 상기 제1 및 제2 열 저장부를 덮되, 상기 제1 및 제2 열 저장부와 각각 이격공간을 두고 배치되며, 서로 결합하여 상기 메모리 모듈 및 상기 제1 및 제2 열 저장부가 수용되는 내부 공간을 제공하는 제1 및 제2 커버;를 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예는, 메모리 모듈의 상면과 하면을 각각 덮어 상기 메모리 모듈에서 방출된 열을 저장하며, 서로 접속된 적어도 일 영역을 가지는 제1 및 제2 열 저장부; 상기 제1 및 제2 열 저장부를 덮되, 상기 제1 및 제2 열 저장부와 각각 이격공간을 가지며, 서로 결합하여 상기 메모리 모듈 및 상기 제1 및 제2 열 저장부가 수용되는 내부 공간을 제공하는 제1 및 제2 커버; 및 상기 내부 공간에 수용되며 상기 제1 및 제2 커버와 상기 제1 및 제2 열 저장부 중 적어도 하나의 사이에 배치되어 상기 이격공간을 제공하는 내부 프레임;을 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브 케이스를 제공한다.

본 발명의 기술적 사상에 따른 솔리드 스테이트 드라이브 케이스 및 이를 이용한 솔리드 스테이트 드라이브는, 성능 조절 기능 단계에 진입하는 시간을 지연시켜 솔리드 스테이트 드라이브 장치를 정상적인 성능으로 사용할 수 있는 시간을 증가시킬 수 있으며, 외부에 가해진 충격을 완화시켜 손상을 방지할 수 있다.

다만, 본 발명의 다양하면서도 유익한 장점과 효과는 상술한 내용에 한정되지 않으며, 본 발명의 구체적인 실시 형태를 설명하는 과정에서 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 솔리드 스테이트 드라이브 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 솔리드 스테이트 드라이브 장치의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 솔리드 스테이트 드라이브 장치에서 제1 커버만을 분리한 일부 분해 사시도이다.
도 4는 도 2의 내부 프레임의 변형예이다.
도 5는 도 1의 I-I'을 따라 절개한 단면도이다.
도 6은 도 5의 A부분의 확대도이다.
도 7은 도 1의 II-II'을 따라 절개한 단면도이다.
도 8은 도 1의 솔리드 스테이트 드라이브 장치가 외력에 의해 변형된 상태를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 메모리 모듈에 채용 가능한 일 실시예의 솔리드 스테이트 드라이브를 도시한 평면도이다.
도 10은 일 실시예의 솔리드 스테이트 장치의 성능 조절 기능을 설명하는 그래프이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 다음과 같이 설명한다.

도 1 내지 도 9를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 의한 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 솔리드 스테이트 드라이브 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 솔리드 스테이트 드라이브 장치의 분해 사시도이다. 도 3은 도 1의 솔리드 스테이트 드라이브 장치에서 제1 커버만을 분리한 일부 분해 사시도이고, 도 4는 도 2의 내부 프레임의 변형예이다. 도 5는 도 1의 I-I'을 따라 절개한 단면도이며, 도 6은 도 5의 A부분의 확대도이다. 도 7은 도 1의 II-II'을 따라 절개한 단면도이다. 도 8은 도 1의 솔리드 스테이트 드라이브 장치가 외력에 의해 변형된 상태를 도시한 단면도이다. 도 9는 본 발명의 솔리드 스테이트 드라이브 장치에 채용 가능한 일 실시예의 솔리드 스테이트 드라이브를 도시한 평면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)는 메모리 모듈(100), 메모리 모듈(100)을 덮도록 배치된 열 저장부(200), 열 저장부(200)와 이격공간을 가지도록 배치되는 커버(400) 및, 열 저장부(200)와 커버(400) 사이의 이격공간을 제공하는 내부 프레임(300)을 포함할 수 있다. 여기서 메모리 모듈(100)은 디램과 같은 휘발성 메모리 장치, 플래쉬 메모리와 같은 비휘발성 메모리 장치, 외부장치 및 내부 메모리 부품과 통신하는 콘트롤러, 저항, 캐패시터와 같은 수동소자 및 그 외 필요에 따른 전기전자부품 등을 수용하는 인쇄회로기판(PCB)과 같은 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 메모리 모듈(100)은 브릿지 보드(Bridge Board)에 메모리 장치로 이루어진 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive)가 결합된 구조로 제공될 수 있다. 또한, 별도의 브릿지 보드 없이, 모듈 기판에 메모리 장치가 직접 실장된 구조로 제공될 수도 있다. 일 실시예의 메모리 모듈(100)은 브릿지 보드(110)에 솔리드 스테이트 드라이브(120)가 결합된 구조로 제공된 경우를 예로 들어 설명한다.

열 저장부(200)는 메모리 모듈(100)의 상면과 하면을 덮도록 배치되어, 메모리 모듈(100)에서 방출되는 열을 저장하여 메모리 모듈(100)의 온도를 낮출 수 있다. 열 저장부(200)는 메모리 모듈(100)의 상면과 하면을 각각 덮는 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)을 포함할 수 있으나, 실시예에 따라서는 메모리 모듈(100)의 상면과 하면 중 어느 하나에만 배치될 수 있다. 제1 열 저장부(210)와 제2 열 저장부(220)는 메모리 모듈(100)에서 방출되는 열을 저장하고, 저장된 열이 커버(400)로 복사되는 것을 소정시간 동안 지연시키기에 충분한 열용량을 가지도록 마련될 수 있다.

제1 열 저장부(210)와 제2 열 저장부(220)는 각각 전체가 단일의 물질로 이루어질 수도 있고, 열저장 특성을 고려하여 상이한 물질들이 조합된 것일 수 있다. 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)는 서로 동일한 물질로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 서로 다른 열전도율을 가질 수 있도록 서로 다른 물질로 이루어질 수도 있다. 열 저장부(200)는 금속, 탄소계 소재, 폴리머 소재, 또는 이들의 조합로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 열 저장부(200)는 예를 들면, 구리, 알루미늄 합금, 스테인리스 합금, 마그네슘 합금과 같이 열전도율이 우수한 금속으로 이루어질 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)는 메모리 모듈(100)의 상면과 하면을 덮도록 배치되어, 메모리 모듈(100)의 상면과 하면 방향으로 방출되는 열(H1, H2)을 각각 흡수하여 저장하되, 서로 접속된 영역을 구비하여, 제1 및 제2 열 저장부(210, 220) 간에 열교환(heat exchange)이 이루어질 수 있다. 따라서, 메모리 모듈(100)의 열이 제1 및 제2 열 저장부(210, 220) 중 어느 하나에 집중되더라도, 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)에 각각 저장된 열(H1, H2)이 균일하게 전도될 수 있다. 일 실시예는 제2 열 저장부(220)에 돌출된 접속부(221)가 형성되고, 접속부(221)가 제1 열 저장부(210)와 열적 접촉을 하는 것으로 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 제1 열 저장부(210)에 접속부가 형성될 수도 있으며, 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)에 모두 접속부가 형성될 수 있다. 또한, 접속부는 복수의 영역에 형성될 수 있다.

제1 및 제2 열 저장부(210, 220)는 접촉부(211)에서 직접 접촉할 수 있으나, 열전도 물질(600, TIM, Thermal Interface Material)을 통하여 열적 접촉함으로써, 열전도 효율을 향상시킬 수도 있다. 열전도 물질(600)은 열 전달을 촉진하는 물질로서, 예를 들면, 그리스(grease), 열전도성 접착제, 미네랄 오일(mineral oil), 갭 필러 퍼티(gap filler putty), 상변화 물질(phase change)로 이루어진 겔(gel)이나 패드(pad) 또는 분말 충전 에폭시(particle filled epoxy)일 수 있다. 또한, 예를 들면, 상용으로 입수 가능한 그리스로는 ShinEtsu G750, ShinEtsu G751, ShinEtsu G765, Berquist TIC-7500, 상변화 물질로는 Thermax HF60110-BT, Chromerics T725, Chromerics T443, Chromerics T454, Thermagon T-pcm 905c, Berquist 200U, Berquist HiFlow 225-U, Berquist HiFlow 225-UT, 열전도성 접착제로는 Chromerics therm-A-form T642 등이 있으나, 이러한 물질들에 한정되는 것은 아니다.

또한, 열 저장부(200)는 메모리 모듈(100)의 상면과 하면을 덮도록 배치되되, 열전도 물질(TIM, Thermal Interface Material, 500)을 통해 열적 접촉을 하도록 이격 배치될 수 있다. 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)는 메모리 모듈(100)과 근접할수록 열전도 면에서 유리하나, 메모리 모듈(100)과 직접 접촉하도록 배치되면, 메모리 모듈(100)의 회로 배선의 단락(short)을 발생시킬 수 있으므로 절연성을 가지는 열전도 물질(500)을 통해 열적 접촉되도록 할 수 있다. 열전도 물질(500)은 메모리 모듈(100)의 발열분포를 고려하여 비휘발성 메모리 장치가 배치된 영역에 배치할 수 있다.

이러한 열 저장부(200)는 메모리 모듈(100)이 성능 조절 기능(Performance Throttling Ffeature)성능 조절 기능단계에 진입하는 데 소요되는 시간을 증가시킬 수 있다. 일반적으로 메모리 모듈(100)에는 성능 조절 기능이 포함되어 있다. 메모리 모듈(100)은 과열되면, 소비되는 전력을 감소시켜서 성능을 의도적으로 낮춤으로써, 회로 부품을 손상으로 보호할 수 있다. 메모리 모듈(100)이 성능 조절 단계에 진입하면, 회로 부품의 손상을 보호할 수는 있으나, 소비 전력을 감소시키는 과정에서 성능도 낮아지고 부품의 과열을 방지하게 된다. 따라서, 메모리 모듈(100)이 성능 조절 단계에 빨리 진입할수록, 메모리 모듈(100)이 정상적인 성능으로 동작할 수 있는 시간이 감소하게 된다.

최근 메모리 모듈(100)이 고성능화됨에 따라, 처리 속도를 증가 시키며 전력 소모가 증가하고 있으며, 이에 따라 발열도 증가하고 있다. 본원발명은 메모리 모듈(100)에서 발생된 열을 열 저장부(200)를 통해 신속하게 배출함으로써, 메모리 모듈(100)이 성능 조절 기능 단계에 진입하는 시간을 지연시킬 수 있다. 따라서, 메모리 모듈이 정상적인 성능을 유지할 수 있는 시간이 증가될 수 있다.

또한, 열 저장부(200)와 메모리 모듈(100) 사이에는 충격 흡수 부재(700, 800)가 개재될 수 있다. 충격 흡수 부재(700, 800)는 열 저장부(200)를 통해 전달되는 충격을 흡수함으로써, 메모리 모듈(100)에 전달되는 충격을 감소시킬 수 있다. 충격 흡수 부재(700, 800)는 양면에 접착층이 형성된 탄성체일 수 있다. 예를 들면, 탄성체는 고무, 우레탄 등일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 탄성체 자체가 접착성을 가지고 있는 경우에는 접착층은 생략될 수 있다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 커버(400)는 상기 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)를 이격공간(AG1, AG2)을 유지하며 덮도록 배치될 수 있다. 커버(400)는 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)가 수용되는 내부 공간을 제공하며, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 외관을 형성할 수 있다. 상기 커버(400)는 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)에 각각 배치되며, 서로 결합하는, 제1 및 제2 커버(410, 420)로 이루어질 수 있다. 다만, 이에 한정하는 것은 아니며, 커버(400)는 일체로 형성될 수도 있다.

솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)는 아래의 과정을 통해 조립될 수 있다.

먼저, 메모리 모듈(100)을 준비하고, 메모리 모듈(100)의 상면과 하면에 각각 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)를 배치한다. 이때, 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)가 접하는 접속부(2210)에는 열전도 물질(600)을 배치하여, 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)가 서로 열적 접촉하도록 할 수 있다. 또한, 메모리 모듈(100)과 제1 열 저장부(210)가 접하는 영역에는 열전도 물질(500)과 충격 흡수 부재(700)를 배치하여, 메모리 모듈(100)과 제1 열 저장부(210)가 서로 열적 접촉되게 하고, 제1 열 저장부(210)로부터 메모리 모듈(100)에 가해지는 충격을 감소시킬 수 있다. 메모리 모듈(100)과 제2 열 저장부(220)가 접하는 영역에도 충격 흡수 부재(800)를 배치하여 제2 열 저장부(220)로부터 전달되는 충격을 감소시킬 수 있다.

다음으로, 제1 열 저장부(210) 상에 내부 프레임(300) 및 제1 커버(410)를 배치하고, 제2 열 저장부(210)에서 제1 커버(410)를 향해 나사와 같은 결합부재(900)를 이용하여, 메모리 모듈(100), 제1 및 제2 열 저장부(210, 220), 내부 프레임(300) 및 제1 커버(410)를 서로 결합시킬 수 있다. 결합부재(900)는 열전도율이 우수한 금속으로 형성하여, 결합부재(900)를 통해 제1 및 제2 열 저장부(210, 220) 간의 열교환이 이루어지도록 할 수 있다.

다음으로, 제2 열 저장부(220)를 덮도록 제2 커버(420)를 배치하고, 제1 커버(410)와 제2 커버(420)를 서로 결합시켜, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)를 조립할 수 있다.

또한, 도 5 및 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 커버(410, 420)는 각각 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)와 이격공간(AG1, AG2)을 두고 배치되어, 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)에 저장된 열이 열적 접촉을 통해 제1 및 제2 커버(410, 420)에 직접 전도되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 커버(410, 420)와 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)가 직접 접한 경우에 비해, 제1 및 제2 커버(410, 420)의 표면온도가 상대적으로 낮게 유지될 수 있다. 이와 같이, 제1 및 제2 커버(410, 420)의 표면 온도가 상대적으로 낮게 유지되므로, 사용자가 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)를 사용하는 중에 제1 및 제2 커버(410, 420)와 접촉하게 되더라도 고열에 노출되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 제1 및 제2 커버(410, 420)는 각각 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)와 이격공간(AG1, AG2)을 두고 배치될 수 있다. 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)에 외력이 가해지더라도, 이격공간(AG1, AG2)을 통해 완충될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 커버(410, 420)에 외력이 가해지더라도, 이러한 외력이 제1 및 제2 열 저장부(210, 220) 및 메모리 모듈(100)에 직접 가해지는 방지할 수 있다.

도 8은, 제1 커버(410)의 일 영역(410a)에 외력(F)이 가해져 함몰되었으나, 함몰이 이격공간(AG1) 내에서 이루어지며 완충된 것을 도시한 것이다. 이격공간(AG1)이, 제1 및 제2 열 저장부(210, 220) 및 메모리 모듈(100)에 외력(F)이 직접 전달되는 것을 감소시키는 완충 영역으로 사용된 것을 볼 수 있다.

제1 및 제2 커버(410, 420)는 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)와 동일하게 열전도율이 우수한 물질로 이루어져, 제1 및 제2 열 저장부(210, 220)에서 이격공간(AG1, AG2)을 통해 제1 및 제2 커버(410, 420)에 복사 또는 대류되어 전달된 열이 제1 및 제2 커버(410, 420)의 표면에서 공기 중으로 방출되도록 할 수 있다.

도 2를 참조하면, 일 실시예는 메모리 모듈(100), 제1 및 제2 열 저장부(210, 220), 내부 프레임(300)이 나사와 같은 결합부재(900)를 통해, 제1 커버(410)에 고정된 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제2 커버(420)에 고정되는 것과 같이 다양하게 변형될 수 있다.

내부 프레임(300)은 열 저장부(200)와 커버(400) 사이에 배치되어, 열 저장부(200)를 커버(400)의 내부공간에 고정시키는 역할을 한다. 열 저장부(200)와 커버(400) 사이에 형성된 내부공간으로 이격공간(AG1, AG2)을 형성할 수 있다. 내부 프레임(300)은 열 저장부(200)에 걸림 고정되도록 구성될 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 접착되거나, 나사에 의해 결합될 수 도 있다. 일 실시예는 내부 프레임(300)이 제1 커버(410)와 제1 열 저장부(210) 사이에 배치된 경우를 예로 들어 설명하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 제2 커버(420)와 제2 열 저장부(220)의 사이에도 배치될 수 있다.

도 3을 참조하면, 내부 프레임(300)은 제1 열 저장부(210)의 가장자리에 제한적으로 접하도록 링 형상으로 형성되어, 제1 열 저장부(210)와 제1 커버(410) 사이에 이격공간(AG1)을 갖도록 구성될 수 있다. 이격공간(AG1)은 제1 열 저장부(210)와 제1 커버(410)의 사이에 소정의 간격으로 배치될 수 있으나, 반드시 균일한 간격을 유지하도록 배치하여야 하는 것은 아니며, 제1 열 저장부(210)와 제1 커버(410) 사이를 단열하여, 제1 열 저장부(210)의 열이 직접 제1 커버(410)에 복사되는 것을 소정시간 동안 지연시키기에 충분한 간격으로 이격되도록 마련될 수 있다. 따라서, 내부 프레임(300)은 제1 열 저장부(210)의 중앙 영역에 이격공간(AG1)이 충분하게 확보하도록 구성할 수 있다. 내부 프레임(300)의 두께와 폭은 확보하려는 이격공간(AG1)의 크기에 맞추어 증가 또는 감소시킬 수 있다. 다만, 내부 프레임(300)의 형상을 제1 열 저장부(210)의 가장자리에 접하는 것으로 한정하는 것은 아니며, 이격공간(AG1)을 과도하게 감소시키지 않는 범위에서는 제1 커버(410)를 견고하게 지지하기 위해, 내부 프레임(300)의 강성을 보강하는 영역을 더 가질 수도 있다. 도 4의 내부 프레임(1300)은 도 2의 내부 프레임(300)의 변형예로서, 이격공간을 제1 및 제2 이격공간(AG1a, AG1b)으로 나누도록 중앙 영역을 가로질러 배치되도록 보강지지부(1320)를 형성하여, 내부 프레임(1300)의 구조적 강성을 증가시킬 수도 있다.

내부 프레임(300)은 열 저장부(200) 및 커버(400)의 열전도율보다 낮은 열전도율을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 내부 프레임(300)은 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 등과 같은 합성수지로 이루어질 수 있다. 따라서, 내부 프레임(300)은 열 저장부(200)에 저장된 열이 내부 프레임(300)을 통해 커버(400)로 전도되는 것을 지연시킬 수 있다.

실시예에 따라서는 내부 프레임(300)을 열 저장부(200) 또는 커버(400)와 일체로 형성할 수도 있다. 이 경우에는, 내부 프레임(300)을 열 저장부(200) 및 커버(400)의 열전도율보다 낮은 물질로 형성하는 경우에 비해, 열전도를 지연하는 효과는 낮아질 수 있으나, 열 저장부(200) 또는 커버(400)와 일체로 형성할 수 있으므로 생산비용을 절감시킬 수 있다.

도 2를 참조하면, 메모리 모듈(100)은 브릿지 보드(Bridge Board, 110)에 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive, 120)가 결합된 구조로 제공될 수 있다. 상기 브릿지 보드(110)는 일 면에 솔리드 스테이트 드라이브(120)가 삽입되는 소켓(111)이 배치되고, 일단에는 외부 장치와의 연결을 위한 접속 단자들을 갖는 제1 커넥터(113)가 구비될 수 있다. 따라서, 브릿지 보드(110)는 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive, 120)가 제1 커넥터(113)를 통해 외부 장치와의 연결되도록 할 수 있다. 상기 브릿지 보드(110)의 하면에는 소켓(111)의 인터페이스를 다른 종류의 인터페이스(예를 들어, 썬더 볼트^TM(Thunderbolt^TM))로 변경하기 위한 인터페이스 변환 장치(114)가 더 배치될 수 있다.

많은 열이 발생되는 인터페이스 변환 장치 상에는 열을 방출하기 위한 서멀 스프레더(Thermal Spreader, 112)가 배치되어, 썬더 볼트칩에서 발생되는 열을 신속하게 방출할 수 있다. 서멀 스프레더(112)는 열 전도율이 우수한 구리, 알루미늄 합금, 스테인리스 합금, 마그네슘 합금과 같은 금속으로 이루어질 수 있다. 서멀 스프레더(112)는 얇은 판상으로 형성되어, 인터페이스 변환 장치 상에 부착될 수 있다.

도 2를 참조하면, 상기 서멀 스프레더(112)와 상기 제2 열 저장부(220) 사이에는 충격 흡수 부재(800)가 배치될 수 있다.

도 9는 본 발명의 메모리 모듈에 채용 가능한 일 실시예의 솔리드 스테이트 드라이브를 도시한 평면도이다. 도 9를 참조하면, 솔리드 스테이트 드라이브(120)는 모듈 기판(121) 및 모듈 기판(121) 상에 실장된 복수 개의 전자 부품들, 및 제2 커넥터(125)를 포함할 수 있다.

모듈 기판(121)은 단층 또는 다층 회로 기판일 수 있다. 예를 들면, 모듈 기판(121)은 인쇄회로기판(PCB)일 수 있다. 상기 인쇄회로기판은 표면 또는 내부에 형성된 배선들 및 이들을 연결하기 위한 비아들을 포함할 수 있다. 상기 배선들은 상기 전자 부품들을 상호 연결하기 위한 인쇄회로패턴일 수 있다. 모듈 기판(121)은 장방형 또는 정사각형 형상을 가질 수 있다. 모듈 기판(121)의 일 단에는 브릿지 보드(110)의 소켓(111)에 접속하기 위한 접속 단자들을 갖는 제2 커넥터(125)가 구비될 수 있다.

상기 전자 부품들은 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치(122), 버퍼 메모리 장치(123) 및, 컨트롤러 장치(124)를 포함할 수 있다.

솔리드 스테이트 드라이브(120)는 제2 커넥터(125)를 통하여 상기 브릿지 보드(110)에 탈착 가능하도록 부착될 수 있다. 모듈 기판(121)의 제2 커넥터(125)는 상기 브릿지 보드(110)의 소켓(111) 등에 삽입될 수 있다. 상기 소켓은 암형 커넥터를 포함할 수 있다. 따라서, 솔리드 스테이트 드라이브(120)는 상기 접속 단자들에 의해 상기 브릿지 보드(110)와 전기적으로 연결될 수 있다.

비휘발성 메모리 장치(122)는 모듈 기판(121) 상에 적어도 하나 구비될 수 있으며, 복수 개가 구비될 경우에는 모듈 기판(121)의 상면 및 하면 상에 구비될 수도 있다. 일 실시예의 경우, 2개의 비휘발성 메모리 장치(122)가 모듈 기판(121)의 상면 상에 배치된 경우를 예로 들어 설명한다.

비휘발성 메모리 장치(122)는 솔리드 스테이트 드라이브(120)의 저장 매체로 사용될 수 있다. 비휘발성 메모리 장치(122)는, 예를 들면, NAND 플래시 메모리, RRAM(Resistive Random Access Memory), MRAM(Magnetoresistive RAM), PRAM(Phase-change RAM) 또는 FRAM(Ferroelectric RAM)일 수 있다. 비휘발성 메모리 장치(122)는 적어도 하나의 채널(CH)을 통해 컨트롤러 장치(124)와 연결될 수 있다. 비휘발성 메모리 장치(122)는 단일 비휘발성 메모리 칩 또는 적층된 복수의 비휘발성 메모리 칩을 포함할 수 있다.

버퍼 메모리 장치(123)는 모듈 기판(121)의 상면 상에 컨트롤러 장치(124)와 인접하도록 배치될 수 있다. 버퍼 메모리 장치(123)는 브릿지 보드(110)로부터 전달받은 데이터를 임시로 저장하거나, 비휘발성 메모리 장치(122)로부터 읽어낸 데이터를 임시로 저장하는 버퍼 영역으로 사용될 수 있다. 또한, 버퍼 메모리 장치(123)는 비휘발성 메모리 장치(122)의 효율적 관리를 위해 사용되는 소프트웨어(S/W)를 구동하는데 사용될 수 있다. 또한, 버퍼 메모리 장치(123)는 브릿지 보드(110)로부터 입력받은 메타 데이터를 저장하거나, 캐시 데이터를 저장하는데 사용될 수 있다.

컨트롤러 장치(124)는 브릿지 보드(110)와 비휘발성 메모리 장치(122) 사이에 인터페이스와 프로토콜을 제공할 수 있다. 상기 컨트롤러 장치는 비휘발성 메모리 장치(122)와 브릿지 보드(110) 사이의 인터페이스를 위하여 PATA(parallel advanced technology attachment), SATA(serial advanced technology attachment), SCSI, 또는 PCIe(PCI Express)와 같은 표준 프토토콜을 제공할 수 있다. 또한 상기 컨트롤러 장치(124)는 비휘발성 메모리 장치(122)를 위하여 웨어 레벨링(wear leveling), 가비지 콜렉션(Garbage Collection), 불량 블록 관리(bad block management) 및 에러 보정 부호(ECC, Error Correcting Code)를 수행할 수 있다.

비휘발성 메모리 장치(122) 상에는 앞서 설명한 열전도 물질(500)이 배치될 수 있다. 상기 컨트롤러 장치(124), 및/또는 상기 버퍼 메모리 장치(123) 상에는 충격 흡수 부재(700)가 배치되어, 제1 열 저장부(210)를 통해 전달되는 외력을 흡수하여, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)에 전달되는 것을 감소시킬 수 있다.

또한, 모듈 기판(121) 상에는 칩저항, 칩커패시터, 인덕턴스, 스위치, 온도 센서, DC-DC 컨버터, 클럭 발생을 위한 쿼츠(quartz) 또는 전압 레귤레이터 등의 능동 소자 또는 수동 소자가 더 실장될 수 있다.

다만, 메모리 모듈(100)의 구조는 앞서 설명한 일 실시예에 한정하는 것은 아니며, 별도의 브릿지 보드 없이, 모듈 기판에 비휘발성 메모리 장치가 직접 실장된 구조로 제공될 수도 있다.

일 실시예로 솔리드 스테이트 드라이브 장치 (10)내에서 동작하는 성능 조절 기능의 동작을 설명한다. 전력이 공급되어 동작하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)는 데이터 쓰기/읽기 동작이 고속으로 진행됨에 따라 비휘발성 메모리 장치(122)의 온도가 과도하게 상승할 수 있다. 비휘발성 메모리 장치(122)는 소정의 온도 이하에서 동작하는 경우에만 신뢰성을 확보할 수 있으므로, 신뢰성을 위해서는 비위발성 메모리 장치(122)가 소정의 온도 이하에서 동작하도록 해야 한다.

이를 위해, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10) 내에는 비휘발성 메모리 장치(122)의 온도를 감지할 수 있도록 메모리 모듈(100)에 근접하여 온도 센서를 설치하고 메모리 모듈(100)의 온도를 주기적으로 측정할 수 있다. 미리 설정해둔 상한 기준 온도보다 높은 온도가 온도 센서에서 측정되면, 성능 조절 기능을 동작시켜 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 성능을 낮출 수 있다. 또한, 성능 조절 기능이 동작하여 메모리 모듈(100)의 온도가 낮아져 하한 기준 온도보다 낮게 된 경우에는 성능 조절 기능을 종료하여, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 성능을 회복시킬 수 있다. 일 실시예의 솔리드 스테이트 드라이브 장티(10)는 열 저장부(200)를 통해 메모리 모듈(100)에서 발생되는 열을 저장함으로써, 메모리 모듈(100)의 열을 신속하게 방출할 수 있다. 따라서, 메모리 모듈(100)의 온도가 상승되는 것이 지연되므로, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 성능 조절 기능이 동작되기까지의 시간을 더욱 지연시킬 수 있다. 이를 통해, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 성능이 정상적으로 유지되는 최적의 상태를 연장할 수 있다. 예를 들어, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 성능은 동작 주파수 조정(Frequency Scaling) 또는 입출력 명령(I/O Command)사이의 유휴 시간 조정(Idle Time Scaling)을 통해 조절할 수 있다.

도 10은 이러한 성능 조정 기능을 설명한 그래프이다. 일 실시예의 경우, 상한 기준 온도가 105℃로 설정되고, 하한 기준 온도는 95℃로 설정된 경우이다. 메모리 모듈(100)의 온도가 105℃가 됨에 따라, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 성능 조절 기능이 동작되어, 메모리 모듈(100)의 온도가 감소되는 것을 볼 수 있다. 또한, 메모리 모듈(100)의 온도가 감소되어 95℃가 됨에 따라, 성능 조정 기능을 종료되어 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 성능이 정상 상태로 복귀되는 것을 볼 수 있다.

또한, 일반 소비자용 솔리드 스테이트 드라이브 장치의 경우, 비휘발성 메모리 장치(122)의 온도와 더불어, 사용자가 직접 손으로 만지는 외부의 제1 및 제 2 커버 (410, 420)의 온도도 중요할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 커버(410, 420)의 온도가 45℃를 넘는 경우에는 사용자가 불쾌감을 갖을 수 있다고 볼 때, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 외부의 제1 및 제2 커버(410, 420)의 온도는 45℃ 이하로 유지되어야 한다.

이를 위해, 제1 및 제2 커버 (410, 420) 중 적어도 하나가 45℃가 되는 경우의 비휘발성 메모리 장치(122)의 일정 온도 값을 설정 값 (예, 60℃)으로 하여, 비휘발성 메모리 장치(122)의 온도가 설정 값에 도달했을 때 성능 조절 기능이 동작되도록 할 수도 있다. 즉, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10) 내에 비휘발성 메모리 장치(122)에 공급되는 전력을 감소시켜 비휘발성 메모리 장치(122)에서 방출되는 열을 감소시킬 수 있다. 열적인 측면에서 보면 메모리 모듈(100)에 있는 여러 가지 반도체 소자에서 열이 발생하지만, 특히 비휘발성 메모리 장치(122)에서 방출된 열이, 열 저장부 (200), 내부 프레임(300) 및 외부의 커버(400)로 전달된다. 열 저장부 (200)는 열을 축적하고 서서히 방출하는 열 저장소의 기능을 할 수 있다. 따라서, 비휘발성 메모리 장치(122)에서 방출되는 열의 일부 만이 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 커버(400)로 전달될 수 있다. 따라서, 커버(400)의 온도 상승을 지연시킬 수 있으며, 커버(400)에 축적된 열 에너지가 작으므로 빠른 시간 내에 열을 보다 효율적으로 외부 환경으로 방출할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 성능 조절 기능이 필요한 경우에는 성능 조절 기능이 동작하여 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)에 공급되는 전력을 감소시키고, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 비휘발성 메모리 장치(122)의 온도와 커버(400)의 온도가 상승을 줄일 뿐 아니라 온도를 일정 온도 이하로 감소시킬 수도 있다. 커버(400)의 온도가 충분히 낮아진 경우에 다시 비휘발성 메모리 장치(122)에 공급되는 전력을 원상 복귀하여 비휘발성 메모리 장치(122)의 성능을 최적으로 유지할 수 있다.

아래의 표 1은 제1 및 제2 열 저장부가 채용되지 않은 비교예와 일 실시예의 성능 조절 기능이 동작되기까지의 시간을 비교한 실험 데이터이다.

비교예는 제1 및 제2 열 저장부가 채용되지 않은 점을 제외하면 일 실시예와 동일한 구성을 가진다. 비교예와 일 실시예는 제1 및 제2 커버와 제1 및 제2 열 저장부가 마그네슘(Mg) 합금으로 이루어진 경우이다.

아래의 표 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 일 실시예의 경우, 비교예에 비하여 연속 쓰기 동작(Seq. Write) 시에 성능 조절 기능이 동작되기까지의 시간이 276% 증가되었으며, 연속 읽기 동작(Seq. Read) 시에 성능 조절 기능이 동작되기까지의 시간이 290% 증가된 것으로 확인되었다. 따라서, 일 실시예는 비교예에 비해, 성능 조절 기능에 진입되는 시간이 비약적으로 증가되어, 정상적인 속도로 동작할 수 있는 시간이 더욱 증가된 것을 알 수 있다.

	연속 쓰기 동작시 성능 조절 기능 진입시간(sec)	연속 읽기 동작시 성능 조절 기능 진입시간(sec)
비교예	102	100
일 실시예	282	290

이상에서는, 메모리 모듈(100)이 포함된 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)에 대해 설명하였으나, 솔리드 스테이트 드라이브 장치(10)의 구성에서 메모리 모듈(100)이 제거된, 솔리드 스테이트 드라이브 케이스 상태로 제공될 수도 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.

10: 솔리드 스테이트 드라이브 장치
100: 메모리 모듈
110: 브릿지 보드
111: 소켓
113: 제1 커넥터
114: 인터페이스 변환 장치
120: 솔리드 스테이트 드라이브
121: 기판
122: 비휘발성 메모리 장치
123: 버퍼 메모리 장치
124: 컨트롤러 장치
125: 제2 커넥터
200: 열 저장부
210: 제1 열 저장부
220: 제2 열 저장부
221: 접속부
300: 내부 프레임
400: 커버
410: 제1 커버
420: 제2 커버
500, 600: 열전도 물질
700, 800: 충격 흡수 부재

Claims

적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치가 실장된 메모리 모듈;
상기 메모리 모듈의 상면과 하면을 각각 덮어 상기 메모리 모듈에서 방출되는 열을 저장하며, 서로 접속된 적어도 일 영역을 가지는 제1 및 제2 열 저장부;
상기 메모리 모듈 및 상기 제1 및 제2 열 저장부가 내부에 수용되는 공간을 가지며, 상기 제1 및 제2 열 저장부와 각각 이격공간을 두고 배치되는 커버; 및
상기 커버와, 상기 제1 및 제2 열 저장부 중 적어도 하나의 사이에 배치되어 상기 이격공간을 제공하는 내부 프레임;을 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제1항에 있어서,
상기 커버는 제1 커버와 제2 커버로 이루어지며, 상기 메모리 모듈 및 상기 제1 및 제2 열 저장부는 상기 제1 커버와 상기 제2 커버 사이에 형성되는 내부 수용 공간에 수용되는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제1항에 있어서,
상기 내부 프레임은 상기 커버 및 상기 제1 및 제2 열 저장부 보다 열전도율이 낮은 물질로 이루어진 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제1항에 있어서,
상기 메모리 모듈은,
일 면에 소켓이 배치되며 일단에 외부 장치와 접속되는 제1 커넥터를 갖는 브릿지 보드; 및
상기 소켓에 접속되는 제2 커넥터를 가지며, 상기 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치가 실장된 기판;을 갖는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제1항에 있어서,
상기 메모리 모듈은, 상기 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치가 실장되며 일단에 외부 장치와 접속되는 제1 커넥터를 갖는 기판;을 갖는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제5항에 있어서,
상기 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치와 상기 제1 열 저장부 또는 상기 제2 열 저장부 중 적어도 하나는 열전도 물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통하여 열적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 열 저장부와 상기 제2 열 저장부는 상기 일 영역에서 열전도 물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통하여 열적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제1항에 있어서,
상기 메모리 모듈과 상기 제1 및 제2 열 저장부 중 적어도 하나의 사이에는 충격 흡수 부재가 배치된 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제2항에 있어서,
상기 메모리 모듈, 제1 및 제2 열 저장부, 및 내부 프레임은 결합부재를 통해, 상기 제1 커버에 결합된 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치가 실장된 메모리 모듈;
상기 메모리 모듈의 상면과 하면을 각각 덮어 상기 메모리 모듈에서 방출된 열을 저장하며, 서로 접속된 적어도 일 영역을 가지는 제1 및 제2 열 저장부; 및
상기 제1 및 제2 열 저장부를 덮되, 상기 제1 및 제2 열 저장부와 각각 이격공간을 두고 배치되며, 서로 결합하여 상기 메모리 모듈 및 상기 제1 및 제2 열 저장부가 수용되는 내부 공간을 제공하는 제1 및 제2 커버;를 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제10항에 있어서,
상기 내부 공간에 수용되며 상기 제1 및 제2 커버와 상기 제1 및 제2 열 저장부 중 적어도 하나의 사이에 배치되어 상기 이격공간을 제공하는 내부 프레임을 더 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제11항에 있어서,
상기 내부 프레임은 상기 제1 및 제2 열 저장부 및 상기 제1 및 제2 커버 보다 열전도율이 낮은 물질로 이루어진 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제11항에 있어서,
상기 내부 프레임은 상기 제1 및 제2 열 저장부의 가장자리 영역에 접하도록 배치되며, 상기 제1 및 제2 열 저장부의 중앙 영역에 상기 이격공간을 형성하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 열 저장부와 상기 제2 열 저장부는 상기 일 영역에서 열전도 물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통하여 열적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제10항에 있어서,
상기 제1 열 저장부는 상기 메모리 모듈과 열전도 물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통하여 열적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제10항에 있어서,
상기 메모리 모듈은,
일 면에 소켓이 배치되며 일단에 외부 장치와 접속되는 제1 커넥터를 갖는 브릿지 보드; 및
상기 소켓에 접속되는 제2 커넥터를 가지며, 상기 적어도 하나의 비휘발성 메모리 장치가 실장된 기판;을 갖는 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
제16항에 있어서,
상기 브릿지 보드의 타 면에는 서멀 스프레더(Thermal Spreader)가 배치되고, 상기 서멀 스프레더와 상기 제2 열 저장부 사이에는 충격 흡수 부재가 배치된 솔리드 스테이트 드라이브 장치.
메모리 모듈의 상면과 하면을 각각 덮어 상기 메모리 모듈에서 방출된 열을 저장하며, 서로 접속된 적어도 일 영역을 가지는 제1 및 제2 열 저장부;
상기 제1 및 제2 열 저장부를 덮되, 상기 제1 및 제2 열 저장부와 각각 이격공간을 가지며, 서로 결합하여 상기 메모리 모듈 및 상기 제1 및 제2 열 저장부가 수용되는 내부 공간을 제공하는 제1 및 제2 커버; 및
상기 내부 공간에 수용되며 상기 제1 및 제2 커버와 상기 제1 및 제2 열 저장부 중 적어도 하나의 사이에 배치되어 상기 이격공간을 제공하는 내부 프레임;을 포함하는 솔리드 스테이트 드라이브 케이스.
제18항에 있어서,
상기 제1 및 제2 열 저장부와 상기 제1 및 제2 커버는 동일한 물질로 이루어지며,
상기 내부 프레임은 상기 제1 및 제2 열 저장부 및 상기 제1 및 제2 커버 보다 열전도율이 낮은 물질로 이루어진 솔리드 스테이트 드라이브 케이스.
제18항에 있어서,
상기 제1 열 저장부와 상기 제2 열 저장부는 상기 일 영역에서 열전도 물질(TIM, Thermal Interface Material)을 통하여 열적 접촉을 하는 것을 특징으로 하는 솔리드 스테이트 드라이브 케이스.