KR20150040849A - 히트싱크를 갖는 저장 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표준 마그네틱 하드 디스크 드라이브(HDD) 폼 팩터 내에 맞도록 크기가 정해진 저장 시스템에 관한 것이다. 상기 저장 시스템은 고체 상태 드라이브(SSD) 및 SSD의 바디에 열적 결합되는 냉각 수단을 포함한다. SSD의 구성요소는 마그네틱 HDD 보다 더 작은 볼륨의 공간을 차지한다. 특히, SSD가 HDD 폼 팩터의 폭 및 길이 치수와 일치하는 폭 및 길이 치수를 갖고, 사익 SDD는 HDD 폼 팩터보다 작은 높이 치수를 갖는다. 따라서, HDD 폼 팩터 높이와 SSD 높이 사이의 공간의 볼륨은 냉각 수단에 의해 유리하게 차지된다. 저장 시스템은 표준화된 HDD 폼 팩터에 대하여 구성된 HDD 베이 내에 맞을 수 있으므로 HDD에 대한 직접 대체품으로서 사용될 수 있다.

Description

히트싱크를 갖는 저장 시스템{STORAGE SYSTEM HAVING A HEATSINK}

[관련 출원에 대한 교차 참조]

본 출원은 2012년 8월 3일자로 출원된 미국 특허 가출원 제 61/679,244호의 우선권을 주장하는 2013년 3월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 제 13/800,897호의 우선권의 이익을 주장하고, 상기 출원의 내용은 그 전체가 참조로서 통합된다.

본 개시는 컴퓨터 데이터 저장 시스템에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 개시는 고체 상태 저장 장치에 관한 것이다.

개인 컴퓨터로부터 데이터센터 및 클라우드 저장소와 같은 대용량 저장 센터에 이르는 응용은 계속 증가하는 양의 데이터 저장 능력을 요구한다. 예컨대, 클라우드 컴퓨팅에 있어서, 사용자 데이터가 인터넷상의 가상의 위치에 저장되는 응용에서, 증가하는 수의 사용자에 의해, 대용량 저장 능력이 요구되는 것이 이해될 수 있다. 그러나, 개인 컴퓨터 응용에 있어서, 소비자는 더욱 컴팩트한 컴퓨팅 시스템을 요구한다.

디지털 정보를 저장하고 회수하기 위한 가장 일반적으로 사용되는 장치는 마그네틱 하드 디스크 드라이브(HDD)이다. HDD는 컴퓨팅 장치에서 표준 크기의 컴파트먼트(compartment)에 맞는 업계 표준 폼 팩터에 하우징된다. 이러한 업계 표준은 사전 한정된 크기 또는 사전 한정된 폼 팩터의 예시가 된다. 종종, 사용자는, 더 많은 저장소가 요구되고, HDD 기술이 개선되거나 HDD 고장이 일어날 때, 오래된 HDD를 표준 폼 팩터 하우징에 맞도록 크기가 정해진 새로운 HDD로 쉽게 교체함으로써 그 HDD를 업그레이드할 것이다. 가장 일반적인 2개의 폼 팩터는 데스크톱 컴퓨터를 위해 일반적으로 사용되는 3.5인치 HDD 및 랩톱 컴퓨터를 위해 일반적으로 사용되는 2.5인치 HDD이다(1인치=2.54cm). 그러나, 기타 주문된 크기의 폼 팩터가 휴대용 미디어 플레이어와 같은 특수목적 기기에서 또는 일부 서버 하드웨어에서 사용될 수 있다.

동작 동안, HDD는 상당한 양의 열을 발생시키며, HDD의 고장을 실질적으로 야기할 수 있는 과열을 방지하기 위해 이러한 열은 급속도로 배기(exhaust)되어야 한다. HDD를 냉각시키는 다수의 수단이 선행기술에 알려져 있다. 예컨대, US 6,233,148은 그 외측 표면에 설치된 팬을 갖는 HDD를 개시한다. US 5,892,655는 HDD 바디의 외부에 방열 플레이트의 부착을 개시한다. US 6,538,886은 HDD 아래에 장착되는 히트싱크 및 열기 아웃렛을 통해 HDD로부터 생성된 열기를 날려보내기 위한 팬을 포함하는, HDD를 하우징하기 위한 HDD 인클로저를 개시한다. 이러한 참조는 HDD의 외부에 부착되는 냉각 수단을 모두 개시한다. 외부에 부착된 냉각 수단에 의해, 먼저 논의된 형태의 HDD는 컴퓨팅 시스템의 표준 크기의 컴파트먼트내에 맞지 않을 것이다. 이런 이유로, 이러한 HDD의 배열은, 냉각 수단을 수용하기 위해 컴퓨터 하우징 내에 공간이 생성되어야 하므로 불리하다. 소비자들이 더욱더 작은 컴퓨팅 시스템을 요구하며 컴퓨팅 장치의 구성요소의 컴팩트한 배열이 요구되므로, 이 점은 불리하다. 그러므로, 외부로 부착된 냉각 수단의 추가로 인해 비표준 크기의 HDD를 수용하기 위한 추가 공간을 제공하는 것은 비용 효율적이지 않을 수 있다.

그러나, 폼 팩터는 HDD를 형성하는 기계적 구성요소 및 전자적 구성요소(디스크 플래터, 모터, 센서, 픽-업 아암, 모터 컨트롤러, HDD 컨트롤러 및 호스트 인터페이스 커넥터)에 의해 거의 완전히 점유되므로, 표준 HDD 폼 팩터의 치수 내로 냉각 수단을 포함도록 HDD를 구성하는 것은 불가능하다. US 7,365,938은 HDD로부터 열을 방출시키기 위한 방열 플레이트와 결합하는 열 전도성 플레이트의 사용을 개시한다. 그러나, 열 전도성 플레이트 및 방열 플레이트는 HDD에서 남아있는 공간 내에 맞추기 위해 얇다. 게다가, 방열 플레이트는 외부 공기와 제한된 접촉을 갖는다. 이러한 구성은 열을 전달하여 HDD를 냉각시키는데 비효율적이다.

그러므로, 열의 방출을 허용하고 업계 표준 폼 팩터의 치수를 유지하는 냉각 수단을 갖는 컴팩트한 메모리 저장 장치가 필요하다.

일 측면에 있어서, 사전 한정된 크기의 HDD 폼 팩터의 치수 내에 맞는 냉각 수단을 갖는 저장 시스템이 제공된다.

표준 HDD 폼 팩터보다 임의의 치수로 더 크지 않은 폼 팩터를 특징으로 하는 컴퓨팅 장치를 위한 저장 시스템이 여기서 개시된다. 저장 시스템은 고체 상태 드라이브(SSD) 및 SSD에 장착되고 SSD에 열적 결합되는 냉각 수단을 포함한다.

본 개시의 일 측면에 있어서, 컴퓨팅 장치에 대한 저장 시스템이 제공된다. 저장 시스템은 고체 상태 드라이브(SSD) 및 냉각 수단을 포함한다. 냉각 수단은 SSD에 열적 결합되고 냉각 수단과 결합하는 SSD의 폼 팩터는 사전 한정된 크기의 하드 디스크 드라이브(HDD) 폼 팩터 이하이다. 제 1 측면의 일 실시예에서, 냉각 수단과 결합하는 SSD의 폼 팩터는 직교 치수(a, b 및 c)에 의해 정의되고, 이것은 개별적으로 사전 한정된 크기의 HDD 폼 팩터 직교 치수(x, y 및 z) 이하이다.

제 2 실시예에서, SSD는 인쇄 회로 기판(PCB), PCB에 연결된 호스트 인터페이스 커넥터, 상기 PCB에 장착된 버퍼 메모리, 상기 PCB에 장착된 컨트롤러, 및 상기 PCB에 장착된 적어도 하나의 메모리 저장 장치를 포함한다. 이러한 실시예에서, SSD 및 냉각 수단은 단일 유닛으로서 서로 통합된다. 저장 시스템은 SSD의 적어도 하나의 메모리 장치 및 내부 표면에 접촉하는 열 전달 매체를 더 포함할 수 있으므로, 열 전달 매체는 적어도 하나의 메모리 장치로부터 열을 멀리 전달하기 위해 냉각 수단과 협력한다.

대안으로, SSD는 PCB를 지지하는 베이스, 상기 베이스로부터 실질적으로 수직으로 연장하는 적어도 2개의 측벽 및 상기 측벽에 연결되는 커버를 포함하고, 상기 베이스, 상기 측벽 및 상기 커버는 상기 PCB를 하우징하기 위한 케이스를 형성한다. 이러한 실시예의 일 측면에 있어서, SSD의 적어도 하나의 메모리 저장 장치 및 커버에 접촉하는 열 전달 매체를 더 포함하고, 상기 열 전달 매체는 상기 적어도 하나의 메모리 장치로부터 멀리 전달하기 위해 냉각 수단과 협력한다. 이러한 실시예의 다른 측면에 있어서, 냉각 수단은 상기 SSD의 커버에 고정되고 상기 커버와 상기 냉각 수단 사이의 열 전달 매체를 포함할 수 있으며, 열 전달 매체는 열적 테이프 또는 열적 그리즈를 포함한다.

제 2 실시예의 다른 측면에 있어서, SSD는 상기 PCB를 수용하기 위해 개방 공동(open-cavity)을 형성하도록 상기 베이스로부터 실질적으로 수직으로 연장하는 적어도 2개의 측벽을 포함한다. 상기 냉각 수단은 상기 개방 공동을 커버하기 위해 상기 SSD의 상기 적어도 2개의 측벽에 고정된다. 적어도 하나의 메모리 저장 장치 및 커버에 접촉하는 열 전달 매체를 더 포함하고, 상기 열 전달 매체는 상기 적어도 하나의 메모리 장치로부터 열을 멀리 전달하기 위해 냉각 수단과 협력한다.

본 개시의 현재 측면의 또 다른 실시예에서, 냉각 수단은 히트 싱크를 포함하고, 상기 냉각 수단은 상기 히트 싱크에 장착된 팬(fan)을 더 포함한다. 히트 싱크는 상기 SSD로부터 열을 멀리 방출시키기 위해, 열 전도성 물질의 플레이트 및 상기 플레이트로부터 연장하는 복수의 핀(fin)을 포함한다. 본 측면의 추가 실시예에서, 사전 한정된 크기의 HDD는 컴퓨팅 장치의 표준 크기의 컴파트먼트에 맞는 업계 표준 폼 팩터를 갖는다. 사전 한정된 크기의 HDD 폼 팩터는 3.5인치 폼 팩터 또는 2.5인치 폼 팩터를 포함한다.

본 발명의 추가 측면 및 특징은 동반하는 도면과 관련하여 본 개시의 특정 실시예의 이하의 기재의 검토에 따라 당업자에게 명백해질 것이다.

본 발명의 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 오직 예시로서 기재될 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 저장 시스템의 다이어그램이다.
도 2는 도 1의 SSD의 다이어그램이다.
도 3은 본 개시의 다른 실시예에 따른 저장 시스템의 분해도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따른 완전히 조립된 형태의 도 3의 저장 시스템의 다이어그램이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 도 1 및 도 4의 저장 시스템과 사용하기 위한 교번하는 SSD을 도시하는 다이어그램이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 도 1 및 도 4의 저장 시스템과 사용하기 위한 교번하는 SSD를 도시하는 다이어그램이다.

본 실시예는 열의 방출을 다루고 예컨대 HDD를 위한 표준 폼 팩터와 같은 사전 한정된 크기의 폼 팩터의 치수를 유지하는 저장 시스템을 제공한다. 저장 시스템은 고체 상태 드라이브(SSD)를 포함하고, 이 SSD는 데이터를 저장하기 위해, 통상적으로 비휘발성 반도체 메모리의 형태인 고체 상태 메모리를 활용하는 메모리 데이터 저장 장치이다. SSD는, 이동 부분의 부재로 인한 물리적인 쇼크 및 기기 결함에 덜 민감하기 때문에 더욱 선호되며, 종래의 마그네틱 HDD보다 빠른 판독 성능을 제공할 수 있다. 추가로, 저장 시스템은 SSD에 장착되고 SSD에 열적 결합되는 냉각 수단을 포함한다. 본 명세서에 개시된 저장 시스템은 컴팩트하므로 별도의 냉각 수단을 위해 컴퓨팅 장치에의 추가 공간을 필요로 하지 않고도 열을 방출할 수 있다.

SSD는 대용량 저장 매체로서의 용도로 더욱 선호되므로, 더 큰 저장 용량 및 더 높은 성능이 컴퓨팅 장치, 데이터센터, 클라우딩 컴퓨팅 저장소와 같은 다수의 적용에서 요구된다. SSD의 저장 용량이 증가하면서, SSD의 비휘발성 메모리 장치의 수도 증가한다. 이것은 SSD에 더 많은 메모리 장치 패키지를 추가함으로써 및/또는 패키지당 반도체 메모리 다이 수를 증가시킴으로써 성취된다. 예컨대, 각각의 메모리 장치 패키지에 적층된 플래시 다이의 수는 멀티칩 패키지(MCP)에서 서로 적층된 4개의 다이 또는 MCP에서 서로 적층된 8개의 다이를 포함할 수 있다. 게다가, 예컨대, DDR 형 플래시 메모리와 같은 고성능 플래시 메모리 장치는 SSD에서 광범위하게 사용된다. 그러므로, SSD의 열 방출은, 표준 폼 팩터에서 저장 매체를 갖는 대용량 저장소의 응용에 있어서 심각한 문제가 될 수 있다. 예컨대, 데이터센터는 HDD 베이(bay)의 어레이를 포함하고, 이 어레이의 각각은 사전 한정된 크기의 폼 팩터 HDD를 수용하기 위한 것이다.

따라서, SSD 장치는 종래의 마그네틱 HDD를 통상적으로 사용하는 컴퓨팅 시스템과 호환가능하도록 의도된다. 그러므로, 이들은 컴퓨팅 시스템과 호환가능한 물리적이고 전기적인 인터페이스를 가져서, 대부분의 응용에 대한 단순한 HDD 교체를 허용할 것이다. 그러므로, 표준화된 HDD 크기의 폼 팩터 내의 고체 상태 저장 시스템의 도입은, 현재의 HDD 사전 한정된 크기의 폼 팩터의 예시인 임의의 표준화된 2.5 또는 3.5인치 HDD 베이로 신속하게 설치될 수 있는 설치가 편리한 저장 장치를 유도한다.

이 시점에서 더 나아가, "폼 팩터"는 아티클의 물리적인 치수 및 형상을 기재하기 위해 사용된다. HDD의 맥락에서, 폼 팩터는 직사각형 박스 형상을 갖는다. 설명의 편이를 위해, 실시예는 마그네틱 회전 매체의 크기로 알려진 산업 표준 2.5" 및 3.5" HDD 폼 팩터를 사용하여 기재된다. 예컨대, 3.5" HDD 폼 팩터는 4 in×1 in×5.75 in의 치수를 갖고, 2.5" HDD 폼 팩터는 2.75 in×0.59 in×3.945 in의 치수를 갖는다. 그러나, 본 명세서에 개시된 저장 시스템은 선행기술에서 알려진 임의의 업계 표준 폼 팩터에 맞도록 크기가 정해질 수 있다. 저장 시스템의 모든 치수가 표준 HDD 폼 팩터의 상응하는 치수보다 크지 않을 때, 저장 시스템은 표준 HDD 폼 팩터내에 맞는 것으로 고려된다. 예컨대, 저장 시스템은 a, b 및 c로 지칭되는 3개의 상응하는 직교 치수를 특징으로 하고, 표준 HDD 폼 팩터는 x, y 및 z로 지칭되는 3개의 상응하는 HDD 직교 치수를 특징으로 한다. 저장 시스템은 a, b 및 c가 각각 x, y 및 z 이하일 때 폼 팩터내에 맞는다.

먼저 언급된 바와 같이, 표준 마그네틱 HDD는 다수의 구성요소를 포함하고, 이것은 HDD 폼 팩터의 전체 볼륨을 실질적으로 차지하며, 이들의 대부분은 데이터를 저장하는 디스크 플래터를 동작하는데 관련된다. SSD의 장점은, 메모리 장치가 데이터를 저장하고 크기가 컴팩트하다는 것이다. 예컨대, 메모리 장치 패키지를 포함하는 모든 필수 구성요소를 장착하는 인쇄 회로 기판(PCB)의 총 높이는 대략 0.25인치이다. 이것은 3.5인치 HDD 폼 팩터의 1인치 높이보다는 상당히 짧다. 그러므로, 표준 마그네틱 3.5인치 폼 팩터의 콘텐츠를 교체함으로써, 그에 장착된 메모리 장치를 갖는 PCB를 갖는 HDD는 전체 공간의 약 75%가 비어있는 HDD 바디를 초래할 수 있다. 본 개시의 실시예는, PCB 상의 메모리 장치 또는 기타 구성요소에 의해 생성된 열을 방출하기 위한 냉각 수단을 갖는 빈 공간의 일부를 교체함으로써, 표준 HDD 폼 팩터의 이러한 빈 공간을 이용한다. 그러므로 이러한 저장 시스템은 3.5인치 HDD 폼 팩터와 같은 표준 HDD 폼 팩터내에 함께 맞춰지는 SSD 부분 및 냉각 수단을 포함한다.

본 실시예에 있어서, 표준 마그네틱 하드 디스크 드라이브(HDD) 폼 팩터내에 맞도록 크기가 정해진 저장 시스템이 개시된다. 저장 시스템은 고체 상태 디스크(SSD) 및 SSD의 바디에 열적 결합되는 냉각 수단을 포함한다. SSD의 구성요소는 마그네틱 HDD의 공간보다 더 작은 볼륨을 차지한다. 특히, SSD는 HDD 폼 팩터의 치수와 일치하는 폭 및 길이 치수를 갖되, SSD는 HDD 폼 팩터 보다 작은 높이 치수를 갖는다. 따라서, HDD 폼 팩터 높이와 SSD 높이 사이의 공간의 볼륨은 냉각 수단에 의해 유익하게 차지된다. 저장 시스템은 표준화된 HDD 폼 팩터를 위해 구성되는 HDD 베이내에 맞을 수 있기 때문에 HDD를 위한 직접적인 대체물로서 사용될 수 있다.

도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 저장 시스템(100)의 블록 다이어그램이다. 저장 시스템(100)은, 컴퓨팅 장치(미도시)의 표준화된 HDD 베이와 같은 임의의 사전 한정된 크기의 베이 내에 이것을 맞추도록 허용하는 폼 팩터를 갖는다. 현재 도시된 실시예에서, 저장 시스템(100)은 표준 3.5인치 HDD 폼 팩터의 사전 한정된 크기의 폼팩터에 따라 크기가 정해진다. 저장 시스템(100)은 도 1에 도시된 x-축, y-축 및 z-축 방향으로 각각 연장하는 폭, 길이 및 높이 치수를 갖는다. 저장 시스템(100)은 SSD(102) 및 히트 싱크(104)로 도시되는 냉각 수단을 포함한다. SSD(102)는 동작 동안 열을 발생하는 PCB(미도시)에 장착된 메모리 칩 패키지를 하우징한다. 일 실시예에서, SSD(102)는 예컨대 알루미늄과 같은 높은 레벨의 열 전도도를 갖는 강성 물질로 만들어진다. SSD(102)의 면은 예컨대 SATA 인터페이스와 같은 물리적인 호스트 인터페이스(106)의 배치를 위한 개구를 포함한다. 임의의 형태의 인터페이스는 저장 시스템(100)의 특정한 응용을 수용하기 위해 사용될 수 있다. 도 1에 미도시되었으나, SSD(102)의 바디의 아랫면은 호스트 인터페이스(106)를 갖는 PCB를 수용하도록 형성되는 중공 캐비티가 될 수 있다. 그러므로, PCB는 캐비티내에 삽입되고 예컨대 본딩을 포함하는 임의의 적절한 수단을 통해 또는 스크류를 통해 정위치에 유지될 수 있다. 교호로, SSD(102)의 아랫면이 폐쇄될 수 있고 호스트 인터페이스(106)를 갖는 면을 마주보는 면은 SSD(102) 바디의 캐비티내로의 PCB의 삽입을 허용하기 위한 개구를 가질 수 있다. 이러한 개구는 SSD(102) 내에 PCB를 수용하기 위해 페이스 플레이트에 의해 폐쇄될 수 있다.

본 실시예의 히트 싱크(104)는 SSD(102)의 바디와 통합되며, SSD(102)의 바디뿐만 아니라 발열 구성요소에 열적결합된다. 예컨대, SSD(102) 및 히트 싱크(104)의 통합된 바디는 알루미늄과 같은 금속의 기계가공된 피스가 될 수 있고, 또는 이것은 통합된 바디로서 몰딩될 수 있다. 이러한 실시예에서, 히트싱크(102)는 SSD(102)로부터 멀리 돌출되는 임의의 미리 결정된 두께의 핀을 포함한다. 핀은 공기에 노출된 넓은 표면 영역을 제공하여 SSD(102)에 의해 생성된 열의 효과적인 방출을 허용한다. 그러므로, SSD(102)의 구성요소에 의해 생성된 임의의 열은 SSD(102)의 바디를 통해 히트 싱크(102)에 전도되어서 SSD(102)의 기타 구성요소의 열을 최소화한다.

도 1의 SSD(102)는 3.5인치 HDD 폼 팩터의 치수와 일치하는 x 및 y 치수를 가질 수 있다. SSD(102)의 z 치수(높이)는 3.5인치 HDD 폼 팩터 높이의 일부에 불과하며, 본 실시예에서, 바닥면으로부터 히트 싱크(104)의 핀이 SSD(102)로부터 멀리 돌출하기 시작하는 정션(junction)으로 연장할 수 있다. SSD(102)의 z 치수가 최소화될 경우, 히트 싱크(104)의 핀의 높이가 최대화될 수 있다. 본 실시예에서, 각각의 핀은 SSD(102)에 그리고 SSD(102)에 의해 하우징되는 구성요소에 열적 결합되는 별도의 냉각 수단으로 고려될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "열적 결합"이라는 용어는 냉각 수단이 동작 동안 SSD의 임의의 구성요소로부터 열을 멀리 전도하는 냉각 수단의 배치를 지칭한다.

도 1의 실시예에서, 히트 싱크(104)는 하나의 특정 구성에 의해 도시된다. 히트 싱크(104)의 교번하는 구성은 그로부터 연장하는 복수의 핀을 포함할 수 있는 열 전도성 물질의 시트를 포함한다. 히트 싱크(104)의 핀은 임의의 구성에서 배열될 수 있고, 예컨대, 이들은 서로 평행할 수 있고, 플레어형이 되거나 필러(pillar)로서 형성될 수 있다. 일반적으로 히트 싱크(104)는, SSD(102)의 열의 방출을 가능하게 하도록 저장 시스템(100)의 주변 환경에 노출된 표면 영역을 효과적으로 연장하는 수동(passive) 냉각 수단이고 이러한 원하는 결과를 달성하는 핀 및 물질의 임의의 기하학적 구성이 사용될 수 있다.

도 1의 실시예가 예시적인 냉각 수단으로서 히트 싱크(104)를 도시하는 반면에, 기타 형태의 냉각 수단이 제공될 수 있고, 이들은 SSD(102)에 열적 결합될 때 표준 HDD 폼 팩터내에서 맞도록 치수가 정해진다. 예컨대, 냉각 수단은 냉각 파이프, 팬 또는 그의 결합을 포함할 수 있다. 기타 형태의 냉각 수단은 그로부터 열을 멀리 전달하도록 SSD(102)에 냉매제를 순환시키는 시스템을 포함한다.

도 1의 실시예에 대하여 먼저 논의된 바와 같이, SSD(102)는 그에 장착된 메모리장치를 갖는 PCB 및 기타 원하는 전자 구성요소를 포함한다. 도 2는 SSD(102) 바디의 상면 커버 부분이 컷팅될 때, 도 1의 SSD(102)의 컨텐츠의 평면도(top down view)를 개략적으로 도시한다. SSD(102)는 SSD(102)의 바디내에 맞도록 형성된 PCB(214)를 포함한다. PCB(214)는, 저장 시스템(100)과 호스트 시스템 사이의 정보의 교환을 가능하게 하기 위해, 호스트 시스템으로도 지칭되는, 컴퓨팅 장치에 저장 시스템(100)을 연결하기 위한 호스트 인터페이스 커넥터(206)를 갖는다. 커넥터(206)는 연결 인터페이스 표준, 예컨대, 직렬 고급 기술 부착(SATA) 표준, 직렬 SCSI, IDE, USB, PCle 또는 선더볼트 인터페이스를 사용하는 인터페이스이다. 커넥터(206)는 PCB(214)의 단부에 배치되므로 저장 시스템(100)이 컴퓨터 장치의 하우징 또는 베이에 설치될 때 커넥터가 SSD(102) 하우징에서 개구를 통해 노출된다.

버퍼 메모리(208), 컨트롤러(210) 및 복수의 메모리 장치(212)는 PCB(214)에 장착된다. 메모리 장치(212)는 예컨대 NAND 또는 NOR형 플래시 메모리 장치와 같은 비휘발성 메모리 장치가 될 수 있고, 여기서 각각의 메모리 장치(212)는 다수의 메모리 다이를 내부에 포함할 수 있는 패키징된 장치로서 도시된다. 먼저 언급된 플래시 메모리가 공통적으로 사용되고, 임의의 적절한 비휘발성 또는 휘발성 메모리 장치가 사용될 수 있다. 호스트 시스템에 단일 대용량 저장 장치를 투명하게 제시하기 위한 목적으로 다중 메모리 장치를 함께 상호연결하고 제어하기 위한 기법이 선행기술에 알려져 있다. 메모리 컨트롤러(210)는 이러한 방식으로 메모리 장치(212)를 제어하고 관리하도록 구성된다. 버퍼 메모리(208)는 RAM의 형태가 될 수 있되 임의의 적절한 버퍼 메모리가 사용될 수 있다.

당업자들은, 메모리 컨트롤러(210), 버퍼 메모리(208) 및 메모리 장치(212)가 동작 동안 열을 발생시킨다는 것을 이해할 것이다. 본 개시의 일 실시예에서, PCB(102)를 하우징하기 위한 SSD(102)의 캐비티는 높이 치수에 있어서 정밀하게 크기가 정해질 수 있으므로, 메모리 컨트롤러(210), 버퍼 메모리(208) 및 메모리 장치(212)의 패키지는 SSD(102)의 내부 바디와 접촉하고 또는 SSD(102)의 내부 바디에 적어도 아주 근접하다. 이러한 장치는 PCB(214)에 장착된 장치의 패키지와 SSD(102)의 바디 사이의 열적 결합을 개선시킬 것이다. 전달된 열은 SSD(102)에 열적 결합된 히트 싱크(104)를 통해 방출될 수 있다. SSD(102) 높이의 이러한 최소화는 HDD 폼 팩터 높이와 SSD(102)의 높이 사이의 높이 간격의 차이를 최소화하는 것을 허용한다. 따라서, 핀(fin) 높이와 같은 히트 싱크(104)의 치수는 최대화될 수 있다. 교번하는 실시예에 있어서, 이러한 간격은 SSD(102)와 함께 사용될 교번하는 냉각 수단의 사용을 허용할 수 있다. 이후에서 논의되는 바와 같이, 그에 장착된 상이한 PCB 및 장치가 서로 상이한 높이 프로파일을 가질 수 있으므로 이러한 정확도를 갖는 SSD(102) 바디를 제조하는 것은 필수적이지 않다.

도 1의 저장 시스템(100)은 SSD(102) 및 냉각 수단이 통합된 구조에서 서로 통합되는 실시예이므로, SSD(102)와 히트 싱크(104)간의 명확한 묘사는 없다. 도 3 및 도 4는 본 개시의 교번하는 실시예에 따른 모듈형 구성을 도시하고, 여기서, SSD 및 냉각 수단은 서로 부착될 수 있는 별도의 구성요소로서 형성되어서 결합된 구성요소는 표준 HDD 폼 팩터내에 맞는다.

도 3 및 도 4는 도 1의 저장 시스템(100)의 교번하는 실시예를 도시한다. 도 3은 저장 시스템(300)의 분해도이다. 이러한 실시예에서, 저장 시스템(300)은 히트 싱크로 도시되는 SSD(326) 및 냉각 수단(304)을 포함한다. 도 2에 도시된 바와 같이 메모리 장치를 갖는 PCB는 SSD(326)내에 하우징된다. PCB는 베이스(332) 상에서 지지되고, 이것은 도 3에 도시된 배향에서 SSD(326)의 바닥이다. 베이스(332)는 완전히 둘러싸인 베이스가 되거나 PCB의 표면이 노출되도록 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 베이스(332)는 그로부터 연장하는 측벽(316, 318, 320 및 322) 및 상기 측벽에 연결되는 상부 커버(324)를 갖는다. 측벽(318)의 개구(323)에는 SSD(326)의 호스트 인터페이스에 대한 액세스가 제공된다. 베이스(332), 측벽(316, 318, 320 및 322) 및 상부 커버(324)는 PCB에 둘러싸인 SSD(326)의 케이스를 함께 형성한다. SSD(326)의 케이스는 임의의 수단에 의해 구성될 수 있고, 표준화된 HDD 폼 팩터의 폭 및 치수에 각각 일치하는 도 3의 x 방향 및 y 방향의 폭 및 길이 치수를 갖는다. SSD(326)의 높이 치수는 도 3의 y 방향으로 연장한다.

히트 싱크(304)는 PCB 및 SSD(326)으로부터 SSD의 구성요소에 의한 열을 멀리 전달하는 열 전도성 물질의 플레이트(328)를 포함한다. 본 실시예에서, 플레이트(328)는 표준화된 HDD 폼 팩터의 치수와 각각 일치하는 도 3의 x 및 y 방향으로 폭 및 길이 치수를 갖도록 치수가 정해진다. 히트 싱크(304)의 바닥면은 화살표(340)로 표시되는 바와 같이 SSD(326)의 상부 커버(324)의 상부 표면(330)과 열적 접촉하도록 배치된다. 이것은 직접 접촉 또는 간접 접촉을 통해 수행될 수 있고, 여기서 중간 열 전도성 물질은 상부 커버(324)와 하트 싱크(304)의 바닥 사이에 배치된다. PCB로부터 열을 멀리 전달하거나 주변 대기에 열을 멀리 전달하는 것을 가능하게 하도록, 플레이트(328)에는 주변 환경에 대한 더 큰 표면 영역을 제공하기 위해 핀(fin)(330)을 제공된다. 핀은 예컨대 루버형 핀(louvered fin)이 될 수 있고 열 방출을 가능하게 하기 위한 임의의 기하학적 또는 구조적 구성을 가질 수 있다. 현재 도시된 실시예에서, 플레이트(328)는 SSD(326)의 상부 커버(324)의 치수 보다 작은 폭 및 길이 치수를 갖도록 치수가 정해질 수 있다.

도 4는 도 3의 조립된 저장 시스템(300)을 도시하는 블록 다이어그램이다. PCB를 둘러싸는 케이스(326)는 히트 싱크(304)에 고정된다. 표준 3.5인치 HDD 폼 팩터의 치수는 도 4에 도시되며 이러한 실시예의 저장 시스템(300)이 이러한 치수를 확실히 유지하는 것이 이해될 수 있다. 저장 시스템은 열적 테이프, 글루, 접착 볼트, 기계적인 클립, 기타 기계적인 구조 또는 용접을 사용하여 고정될 수 있다. 이러한 실시예의 저장 시스템은 모듈형이고, 필요 시 SSD(326) 또는 히트 싱크(304)의 교체를 허용할 수 있다.

본 실시예에서, 열 전도성 플레이트 및 핀을 포함하는 히트 싱크(304)는 SSD(326)의 전체 상부 표면을 덮기 위해 실질적으로 형성된다. 히트 싱크(304)는 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은 높은 열 전도성 계수를 보이는 금속 또는 기타 물질로 구성될 수 있다. 결과적으로, SSD의 구성요소 및 히트 싱크는 열적으로 결합되고 발열 구성요소, 예컨대, 메모리 장치(212), 버퍼 메모리(208) 또는 메모리 컨트롤러(210)는 넓은 영역에 대하여 급속도로 그리고 균일하게 분포될 수 있으며 SSD(326)으로부터 멀리 전도될 수 있다. 그러나, 저장 시스템은 상부 표면상에 히트 싱크를 갖는 것에 한정되지 않고, SSD의 바닥면에 고정되고 열적으로 연결되는 히트 싱크 또는 기타 냉각 수단을 갖는 것이 가능하므로, SSD에 의해 생성된 열은 SSD(326)로부터 멀리 방출된다.

냉각 또는 열 방출을 더욱 개선하기 위해, 특정 실시예에서, 열 전달 매체는 PCB에 접착될 수 있고 SSD 바디의 캐비티에서 일부 공간을 충전할 수 있다. 더욱 구체적으로, 열 전달 매체는 PCB의 장치와 SSD 바디 캐비티의 내부 표면 사이의 공간을 충전한다. 이것은 에어 갭의 감소와 PCB의 장치로부터 SSD 바디로의 열 전도도의 증가를 야기한다. 그러므로, 열 전달 매체는 SSD로부터 열을 멀리 전달하기 위한 냉각 수단과 협력한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "열 전달 매체"라는 용어는 열을 멀리 전달할 수 있는 임의의 매체를 지칭한다. 일반적으로, 열의 전달은 발열 메모리 장치 또는 컨트롤러와 히트 싱크 또는 기타 냉각 장치 사이에서 발생한다. 열 전달 매체는 예컨대 열 전도성 접착 테이프, 열 전도성 그리즈, 열 전도성 아크릴릭 인터페이스 패드, 열 전도성 실리콘 인터페이스 패드 또는 열 전도성 에폭시 접착제가 될 수 있다. 열 전달 매체는 공기보다 높은 열 전도도를 갖는다. 그러므로, 저장 시스템의 장치와 냉각 수단 사이의 열적 결합은 장치 패키지와 SSD 캐비티 사이의 에어 갭을 열 전달 매체로 충전함으로써 개선된다. 더욱이, 열 전달 매체는 최대 열 결합 효율을 지연시키는 장치 패키지의 불완전하게 스무스한 표면을 보상한다.

도 5는, 도 5의 실시예가 PCB(214)에 장착된 적어도 구성요소에 접촉하는 파선 박스 아웃라인에 의해 도시되는 열 전달 매체(536)의 포함을 도시하는 것을 제외하면, 도 2와 유사한 개략도이다. 현재 도시된 예시에서, 열 전달 매체(536)는 열적 테이프 또는 열적 그리즈를 포함할 수 있고, 이것은 버퍼 메모리(208), SSD 컨트롤러(210) 및 메모리 장치(212)에 접착되고 SSD의 내부 캐비티 벽과 접촉한다. 도 5의 SSD는 도 1 및 도 4의 저장 시스템 실시예와 함께 사용될수 있다.

도 6은 도 5의 실시예를 기초로 한 교번하는 실시예를 도시한다. 도 6의 실시예에서, 열 전달 매체(538)는 메모리 장치(212)에만 접착된다. 도 5의 SSD는 도 1 및 도 4의 저장 시스템 실시예와 함께 사용될 수 있다.

열 방출을 더 개선하기 위해, 냉각 수단은 저 프로파일 팬과 같은 적어도 하나의 팬을 포함할 수 있다. 팬의 동작 동안 생성되는 기류는 열의 방출의 속도를 개선하기 위해 히트 싱크 핀들 사이의 갭을 통과한다. 팬 및 핀의 다수의 적절한 배열이 가능하고, 표준 HDD 폼 팩터 내에서 맞는 SSD에 부착될 때 결합이 제공된다.

도 3의 먼저 도시된 실시예에서, SSD(326)는 상부 커버(324)를 포함한다. 교번하는 실시예에서, 상부 커버(324)는 SSD(326) 바디의 개방 공동에 PCB의 설치를 가능하게 하도록 생략된다. 이로써, 열 전달 매체는 PCB에 장착되는 장치의 패키지에 쉽게 적용될 수 있고, 히트 싱크(304)는 SSD(326)의 개구를 덮도록 부착되어서 열 전달 매체와 접촉할 수 있다.

상기 개시된 실시예는, 예컨대 표준화된 HDD 폼 팩터와 같이 사전 한정된 크기의 폼 팩터보다 큰 폼 팩터를 갖는, 냉각 수단을 갖는 SSD로 구성된 메모리 시스템을 기재한다. 이것은 본 실시예의 메모리 시스템이, 공간 요건이 표준화된 HDD 폼 팩터에 한정되는 응용에서 종래의 HDD에 대한 대체품으로 사용되도록 허용한다. 그러므로, 업계에 의해 사전 한정된 크기의 폼 팩터에 대한 변형은 요구되지 않는다.

상기 기재된 실시예에서, 장치 소자 및 회로는 단순함을 위해 도면에서 도시된 바와 같이 서로 연결된다. 본 개시의 실제 응용에 있어서, 소자, 회로 등은 서로 직접적으로 연결될 수 있다. 또한, 소자, 회로 등은 장치 및 기기의 동작을 위해 필수적인 기타 소자, 회로 등을 통해 서로 간접적으로 연결될 수 있다. 그러므로, 실제 구성에서, 회로 소자 및 회로 등은 서로 직접적으로 또는 간접적으로 결합 또는 연결된다.

상기 설명에 있어서, 설명의 목적을 위해, 실시예의 완전한 이해를 제공하도록, 다수의 상세가 상술된다. 그러나, 당업자에게는 이러한 특정의 상세가 필요하지 않다는 것이 명백할 것이다. 다른 예로서, 잘 알려진 전기적인 구조 및 회로들이 이해를 모호하게 하지 않도록 하기 위해서 블록 다이어그램의 형태로 도시되었다.

본 발명의 상기 기재된 실시예는 오직 예시가 되는 것이 의도된다. 특정 변경, 수정 및 변형은, 본 명세서에 첨부된 특허청구범위에서 오로지 정의된 본 발명의 권리범위에서 벗어나지 않고 당업자에 의해 특정 실시예에 행해질 수 있다.

Claims (15)

1. 컴퓨팅 장치용 저장 시스템으로서, 상기 저장 시스템은:
   사전 한정된 크기의 하드 디스크 드라이브(HDD) 폼 팩터에 상응하는 길이 및 폭을 갖는 고체 상태 드라이브(SSD); 및
   상기 SSD에 열적 결합되는 냉각 수단을 포함하며, 상기 냉각 수단과 결합하는 상기 SSD는 상기 사전 한정된 크기의 하드 디스크 드라이브(HDD) 폼 팩터 내에서 맞는 치수를 갖는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 SSD는
   인쇄 회로 기판(PCB);
   상기 PCB에 연결된 호스트 인터페이스 커넥터;
   상기 PCB에 장착된 버퍼 메모리;
   상기 PCB에 장착된 컨트롤러; 및
   상기 PCB에 장착된 적어도 하나의 메모리 장치를 포함하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 SSD의 적어도 하나의 메모리 저장 장치 및 내부 표면에 접촉하는 열 전달 매체를 더 포함하고, 상기 열 전달 매체는 상기 적어도 하나의 메모리 장치로부터 열을 멀리 전달하기 위해 냉각 수단과 협력하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
4. 청구항 2에 있어서, 상기 SSD는 상기 PCB를 지지하기 위한 베이스를 포함하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
5. 청구항 4에 있어서, 상기 SSD는 상기 베이스로부터 실질적으로 수직으로 연장하는 적어도 2개의 측벽 및 상기 측벽에 연결되는 커버를 포함하고, 상기 베이스, 상기 측벽 및 상기 커버는 상기 PCB를 하우징하기 위한 케이스를 형성하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 SSD의 적어도 하나의 메모리 장치 및 커버에 접촉하는 열 전달 매체를 더 포함하고, 상기 열 전달 매체는 상기 적어도 하나의 메모리 장치로부터 열을 멀리 전달하기 위해 냉각 수단과 협력하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
7. 청구항 5에 있어서, 상기 냉각 수단은 상기 SSD의 커버에 고정되는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
8. 청구항 7에 있어서, 상기 커버와 상기 냉각 수단 사이에 열 전달 매체를 더 포함하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
9. 청구항 4에 있어서, 상기 SSD는 상기 PCB를 수용하기 위해 개방 공동(open-cavity)을 형성하도록 상기 베이스로부터 실질적으로 수직으로 연장하는 적어도 2개의 측벽을 포함하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 냉각 수단은 상기 개방 공동을 커버하기 위해 상기 SSD의 상기 적어도 2개의 측벽에 고정되는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 적어도 하나의 메모리 장치 및 상기 냉각 수단에 접촉하는 열 전달 매체를 더 포함하고, 상기 열 전달 매체는 상기 적어도 하나의 메모리 장치로부터 열을 멀리 전달하기 위해 냉각 수단과 협력하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
12. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각 수단은 히트 싱크를 포함하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 냉각 수단은 상기 히트 싱크에 장착된 팬(fan)을 더 포함하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
14. 청구항 12에 있어서, 상기 히트 싱크는 상기 SSD로부터 열을 멀리 방출시키기 위해, 열 전도성 물질의 플레이트 및 상기 플레이트로부터 연장하는 복수의 핀(fin)을 포함하는, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.
15. 청구항 1에 있어서, 상기 사전 한정된 크기의 HDD 폼 팩터는 3.5인치 폼 팩터와 2.5인치 폼 팩터 중 하나인, 컴퓨팅 장치용 저장 시스템.

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