模块化设计的存储设备及包括其的存储系统的制作方法

1.本技术总体涉及存储技术，尤其涉及模块化设计的存储设备及包括其的存储系统。


背景技术：

2.固态驱动器(ssd)通常用于客户端、超大规模和企业计算环境，其可以构建为许多不同的外形规格。企业和数据中心标准外形规格(edsff)e3是外形规格家族，其被设计用于更新和替换服务器和存储系统中的传统u.2 2.5英寸外形规格，旨在用于适配1u或2u空间的机柜(例如，1u是指it设备机架和适合该空间的it机柜的1个标准单元)。e3系列的所有版本都应与插槽/连接器兼容，并且设计为可从前端访问。sff-ta-1002中定义的卡边缘连接器可用于将e3设备电气连接到主机系统，例如服务器。
3.然而，对现有的存储设备需要进一步改进。


技术实现要素：

4.本技术的目的之一在于提供一种模块化设计的存储设备及包括其的存储系统。
5.本技术的一方面提供一种存储设备。所述存储设备包括：基板，其具有前边缘、与所述前边缘相对的后边缘以及在所述前边缘和所述后边缘之间延伸且彼此相对的顶侧和底侧；边缘连接器，其设置在所述后边缘处且被配置成连接到主机设备的主机连接器；存储控制模块，其设置在所述基板的顶侧和底侧中的一个上；至少一个插槽，其设置在所述基板的顶侧上且被配置成可移除地连接到至少一个存储模块；以及其中，所述存储控制模块电耦合至所述边缘连接器与所述至少一个插槽，使得所述主机设备可经由所述存储控制模块访问所述至少一个存储模块。
6.在一实施例中，所述存储控制模块设置在所述基板的底侧上。
7.在一实施例中，所述至少一个插槽包括两个插槽。
8.在一实施例中，所述存储设备还包括：第一锚固件，用于将两个插槽中的第一插槽固定到所述基板的顶侧；以及第二锚固件，用于将两个插槽中的第二插槽固定到所述基板的顶侧。
9.在一实施例中，所述第一插槽相对于所述第二插槽更靠近所述基板的顶侧。
10.在一实施例中，所述第二插槽相对于所述第一插槽更靠近所述基板的外围。
11.在一实施例中，所述第一锚固件和所述第二锚固件在所述基板的顶侧的平面方向上彼此偏移。
12.在一实施例中，所述存储设备还包括：至少一个保持夹，其用于当至少一个存储模块连接至所述至少一个插槽时与所述至少一个存储模块的相应边缘接合。
13.在一实施例中，所述第一锚固件与所述第二锚固件相邻，使得所述第一插槽在第一方向上连接到所述至少一个存储模块的第一存储模块，并且所述第二插槽在与所述第一方向相反的第二方向上连接到至少一个存储模块的第二存储模块。
14.在一实施例中，第一锚固件和第二锚固件设置在所述基板的顶侧的中间。
15.在一实施例中，所述存储控制模块设置在所述基板的顶侧上。
16.在一实施例中，所述存储控制模块设置于所述边缘连接器与所述至少一个插槽之间。
17.在一实施例中，所述存储设备还包括：第一锚固件，用于将所述至少一个插槽中的第一插槽固定到所述基板的顶侧；以及第二锚固件，用于将所述至少一个插槽中的第二插槽固定到所述基板的顶侧。
18.在一实施例中，所述第一锚固件与所述第二锚固件相邻，使得所述第一插槽在第一方向上连接到所述至少一个存储模块的第一存储模块，并且所述第二插槽在与所述第一方向相反的第二方向上连接到至少一个存储模块的第二存储模块。
19.在一实施例中，所述存储设备还包括：第一锚固件堆叠，用于将所述至少一个插槽中的第一插槽和第二插槽固定到所述基板的顶侧；以及第二锚固件堆叠，用于将所述至少一个插槽中的第三插槽和第四插槽固定到所述基板的顶侧。
20.在一实施例中，所述第一锚固件堆叠与所述第二锚固件堆叠相邻，使得所述第一插槽和所述第二插槽在第一方向上连接到所述至少一个存储模块的第一存储模块和第二存储模块，并且所述第三插槽和所述第四插槽在与所述第一方向相反的第二方向连接到所述至少一个存储模块的第三存储模块和第四存储模块。
21.在一实施例中，当所述第一存储模块和所述第三存储模块连接到相应的插槽时，它们相对于所述第二存储模块和所述第四存储模块更靠近所述基板的顶侧。
22.在一实施例中，所述第一锚固件堆叠和所述第二锚固件堆叠一体成形为单件。
23.在一实施例中，所述至少一个存储模块包括至少一个小型双列直插存储模块(sodimm)。
24.在一实施例中，所述边缘连接器符合sff-ta-1002标准。
25.在一实施例中，所述存储设备还包括：外壳，其用于包围所述基板、所述存储控制模块和所述至少一个插槽，其中所述外壳包括所述边缘连接器通过其从所述外壳中突出的开口。
26.在一实施例中，所述外壳包括位于所述外壳的前边缘处的通气口，并且所述通气口被配置为建立从所述开口到所述通气口的气道，所述气道穿过所述外壳。
27.本技术的另一方面提供一种存储系统。所述存储系统包括：基板，其具有前边缘、与所述前边缘相对的后边缘以及在所述前边缘和所述后边缘之间延伸且彼此相对的顶侧和底侧；边缘连接器，其设置在所述后边缘处且被配置成连接到主机设备的主机连接器；存储控制模块，其设置在所述基板的顶侧和底侧中的一个上；至少一个插槽，其设置在所述基板的顶侧上；至少一个存储模块，其被配置成分别可移除地连接到所述至少一个插槽；并且其中，所述存储控制模块电耦合至所述边缘连接器与所述至少一个插槽，以使所述主机设备可经由所述存储控制模块访问所述至少一个存储模块。
28.以上为本技术的概述，其可能简化、概括和省略了细节。本领域技术人员将理解，本部分仅是说明性的，并不旨在以任何方式限制本技术的范围。发明内容部分既不旨在确定要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在充当确定要求保护的主题的范围的辅助手段。
附图说明
29.从以下描述和所附权利要求结合附图将更全面地理解本技术的前述和其他特征。应当理解，这些附图仅描绘了本技术内容的几个实施例，不应理解为对本技术范围的限制。本技术的内容将通过附图更清楚、更详细地说明。
30.图1示出了根据本发明的一个实施例的模块化设计的存储设备10。
31.图2示出了图1中的存储设备10的右视图。
32.图3示出了根据本发明的一个实施例的模块化设计的存储设备30。
33.图4示出了图3中的存储设备30的右视图。
34.图5示出了根据本发明的一个实施例的模块化设计的存储设备50。
35.图6示出了图5中的存储设备50的右视图。
36.图7示出了根据本发明的一个实施例的模块化设计的存储设备70。
37.图8示出了图7中的存储设备70的右视图。
38.图9示出了根据本发明的一个实施例的模块化设计的存储设备90及其正视图。
39.图10示出了根据本发明的一个实施例的完整形式的存储设备100。
40.图11示出了根据本发明的一个实施例的容纳机构1100。
41.图12示出了根据本发明的一个实施例的保持夹1200。
具体实施方式
42.在下面的详细描述中参考了作为其一部分的附图。在附图中，除非上下文另有明确规定，否则相似的附图标记通常指代相似的部件。在具体实施方式、附图和权利要求中描述的说明性实施例并不旨在进行限制。在不脱离本技术的主题的精神或范围的情况下，可以采用其他实施例，并且可以做出其他改变。应当理解，在本技术中概括描述并在附图中示出的本技术的各种形式的各种配置、替代、组合和设计旨在构成本技术的一部分。
43.贯穿本技术的上下文，“层”是指可以在其中布置部件的空间平面。当一些部件布置在一层中时，这意味着这些部件通常相对于基板平面处于相同的高度。如下文将详述的，当满足某些工业标准时，可以在基板上方有多达两层用于布置部件以及在基板下方有一层用于布置部件。然而，如果根据本技术的某些实施例，在存储设备内部有更多可用空间，则可以提供更多层的部件。
44.图1示出了根据本发明的一个实施例的模块化设计的存储设备10。图1所示的存储设备10包括基板101，其具有前边缘111和与前边缘111相对的后边缘112。图2示出图1中的存储设备10的侧视图。顶侧113和底侧114在前边缘111和后边缘112之间延伸，可以形成一个或两个表面，其用于安装芯片、电子元件和存储设备10的任何其他适当元件。芯片、电子元件或其他功能实体(具有或不具有与存储设备10的其他部件的电连接)可以通过任何公知的工艺，例如焊接、螺钉连接等，附加到顶侧113和/或底侧114。
45.如图2所示，虽然不是强制性的，但是基板101可以分别在顶侧113和底侧114处形成两个安装表面。在一些实施例中，基板101和安装在其上的其他电气部件或功能实体可以被外壳105包围，以形成如图10所示的存储设备100的紧凑外形。如下文将详述的，电气部件组件和功能实体可以是一个或多个存储控制模块、一个或多个插槽等。
46.仍参考图1，存储设备10还包括边缘连接器102。边缘连接器102设置在基板101的
后边缘112处，且被配置成用于经由主机设备的主机连接器连接到诸如主机设备之类的外部设备(为简单起见未示出)。在一些实施例中，边缘连接器102可以是本领域已知的单面或双面“金手指”(即触点)的形式。在一个实施例中，边缘连接器102可以与sff-ta-1002标准兼容。sff-ta-1002标准定义了一种非屏蔽、输入/输出、卡边缘连接器和配套卡接口，其可配置用于直线、直角、跨座和正交的应用。sff-ta-1002标准和其他一些相关的sff标准包括sff-ta-1006、sff-ta-1008、sff-ta-1009标准可以在snia官方网站(www.snia.org/technology-community/sff/specifications)中找到，其全部内容以引用方式并入本文。由于兼容现有的边缘连接器标准，根据本技术实施例的存储设备可以直接连接到现有设备，例如具有sff-ta-1002端口的主机设备。这里描述的主机设备可以是计算机或智能设备，它们可能需要额外的存储设备用于数据存储目的。
47.继续参考图2，当基板101被外壳105包围时，根据一些行业标准的空间要求，基板101(及其后边缘112处的边缘连接器102)可能位于外壳105的下侧附近。如此，顶侧113上方比底侧114下方可用的空间会更多。在一些情况下，可在顶侧113上方设置两层部件，而底侧114上可安装较少的部件。此外，外壳105具有与边缘连接器102的位置对应的开口151。边缘连接器102可以通过开口151伸出到外壳105之外以耦合到外部主机设备。
48.图1中所示的存储设备10还包括设置在基板101的底侧114上的存储控制模块103。然而，在其他实施例中，存储控制模块103可以设置在基板101的顶侧113和底侧114的任意一个上，只要不与基板101上安装的其他元件冲突即可。可以理解的是，存储控制模块103可以包括集成电路芯片和可选的一个或多个其他电气元件。在一些示例中，设置在外壳105内的部件的层的数量可以高达三层。与存储控制模块103和其他部件(例如，下文将要描述的插槽)都设置在顶侧113上的方案相比，将存储控制模块103设置在底侧114上而将其他部件设置在顶侧113上的布置方式可能为在顶侧113上安装部件留下更少的空间，这是因为存储设备10的高度受到限制，例如，受限于由外壳105限定的内部空间。但另一方面，存储设备10的部件的散热可能会更好。
49.图1所示的存储设备10还包括设置在基板101的顶侧113上的至少一个插槽。如图1所示，在顶侧113上设置一个插槽104，使得存储模块(未示出)可以可移除地连接至插槽104。例如，存储模块可以被连接至插槽104，并且随后被从插槽104中移除。在其他示例中，可在顶侧113上设置多于一个的插槽。在一些示例中，如图1和2所示，存储控制模块103电耦合至基板101的底侧114，进而耦合至边缘连接器102，进而耦合至基板101的顶侧113上的插槽104，使得主机设备可以经由存储控制模块103访问存储模块，例如，以读取来自存储模块的数据和向存储模块写入数据。在其他实施例中，顶侧113上可设置多于一个插槽，从而提供更多空间以容纳更多存储模块。如下文将进一步描述的，插槽可以彼此堆叠或略微错开。
50.如图2所示，存储设备10还配备有用于将插槽104固定到基板101的顶侧113上的锚固件141。在一些示例中，锚固件141可以进一步包括将插槽104与基板101上的电路(或者具体为存储控制模块103)电连接的内置的电线、电缆或任何其他合适的连接特征。在一些其他实施例中，额外的电连接特征例如柔性电缆或柔性卡可以用于将在存储设备10的两个单独区域上设置的部件电连接起来。虽然锚固件和插槽被单独描述，但锚固件和插槽也可以共享或制造为一体件，而每个一体件都起到如本文所述及的作用。
51.图3和图4共同示出了根据本技术一实施例的模块化设计的存储设备30。存储设备
30包括具有前边缘311、后边缘312、顶侧313和底侧314的基板301，它们类似于参考图1和图2描述的那些部件，因此在下文不再详述。在一些实施例中，基板301和其他安装在其上的电子元件或电子功能实体可以被外壳305部分地包围。存储设备30的边缘连接器302可以设置在基板301的后边缘312处，以用于要连接的外部主机设备。
52.存储设备30包括存储控制模块303，其设置在基板301的底侧314上。如下文所详述的，可选择性地确定存储控制模块303在底侧314上的布置方式以便不与顶侧313上待安装的插槽冲突。
53.与图1和图2所示的具有单个插槽的存储设备10相比，存储设备30可以具有两个插槽341和342，它们可以相应地使可与存储设备10连接的存储模块的数量翻倍，无论这些存储模块是标准存储模块(例如，工业标准ddr sodimm模块)还是双倍高度的存储模块(例如，新设计的具有双倍高度ddr sodimm模块)。在一些示例中，当存储设备被edsff e3外壳包围时，根据edsff e3规范，存储设备的内部尺寸可以是102.123mm*76.00mm*16.81mm。由于两个存储模块和一个基板堆叠在一起，其总高度约为16.77mm，小于edsff e3外壳的高度(16.81mm)。此外，edsff e3规格提供的最大宽度为76.00mm，因此扣除一些其他部件(例如插槽、锚固件等)所占用的空间后，其中可容纳的最宽存储模块约为55mm，即仍然足以容纳双倍高度的存储模块。应该注意的是，虽然在上述示例中仅描述了sodimm模块可以安装在存储设备的插槽内，但本技术不限于此，任何其他类型的存储模块都可以安装在插槽内，只要匹配的插槽安装在存储设备中即可。
54.存储设备30还包括第一锚固件345和第二锚固件346，用于将第一插槽341和第二插槽342分别固定到基板301的顶侧313。相对于顶侧313的表面而言，第二插槽342可以高于第一插槽341，因此位于插槽341和342内的两个存储模块可以以紧凑的方式布置，从而节省基板301上的占用空间。在一些实施例中，两个插槽341和342可以彼此略微错开。例如，如图4所示，第二插槽342可以相对于第一插槽341更靠近基板301的外围(例如，最近的一侧)。在一些示例中，第一锚固件345和第二锚固件345锚固件346可以在顶侧313的平面方向上彼此偏移，即，它们附接到顶侧313上的两个不同但相邻的位置。通过这种配置，可以更容易地将存储模块插入第二插槽342并闩锁，这是因为位于第二插槽342内的存储模块围绕锚固件346的轻微枢转运动可以为存储模块插入第一插槽341留出足够的空间。
55.图11示出了根据本技术实施例的容纳机构1100。如图11所示，上插槽1142和下插槽1141分别通过第一锚固件1146和第二锚固件1145固定到基板1101的顶侧。当插槽内未容纳存储模块时，可将锁定杆或盖1147(或1148)从基板1101抬起一点并成一角度，以便插入存储模块。当插槽通过在其中容纳存储模块而被使用时，锁定杆或盖1147、1148可被向下按压或旋转至与基板基本平行的位置(如虚线所示)。
56.转回图3和图4，如上文所述，要容纳在插槽内的存储模块可以是标准的或双倍高度的存储模块。对于标准存储模块而言，插槽本身可以提供足够的机械力来稳定地闩锁存储模块。对于双倍高度的存储模块而言，插槽可能无法将它们固定在安全状态。双倍高度的存储模组在使用过程中可能会出现高度方向的晃动。为了缓解这一问题，存储设备30还可以具有保持夹347和348。保持夹347和348可以在存储模块连接到插槽时与存储模块的相应边缘接合。例如，保持夹347可以与位于第二插槽342内的存储模块的自由端或边缘接合。由于存储模块的另一端或边缘插入到相应的插槽中，因此存储模块可以牢固地固定在插槽
内。本领域技术人员将理解，可以根据要求设计保持夹的数量和形式。
57.保持夹347和348可用于本技术的各种实施例中，并且不会干扰已经就位的标准sodimm模块或其他类型的存储模块。在一些示例中，保持夹347和348可用于捕获存储模块，例如长度是标准模块的两倍的存储模块。图12示出了根据本技术实施例的保持夹1200。当保持夹1200成对使用时，它们可以支持不同类型的存储模块。保持夹1200可以由具有足够弹性性质的柔性塑料或金属高温构造从而允许数千次插入，插入将使保持夹1200的主体相对其直立位置(标记为状态a)弯曲至少25度(标记为状态b)。例如，保持夹1200的凸缘1201在插入时将每个存储模块牢固地保持就位，且其可以是至少4mm宽。
58.如图1所示，存储设备可以在与基板101的长度方向大致对齐的插入方向d1上连接到外部主机装置，而存储模块可以在大致与基板101的宽度方向对齐的容纳方向d2上插入存储设备。由于存储模块的引脚或触点通常设置在其较长的边缘处，因此当存储模块被容纳在存储设备的插槽中并被其闩锁时，存储模块的长度方向可以平行于存储设备的长度方向，因此更长的存储模块可以置于存储设备中。
59.图5和图6共同示出了根据本技术实施例的模块化设计的存储设备50。存储设备50包括具有前边缘511、后边缘512、顶侧513和底侧514的基板501，它们类似于参考图1和图2描述的那些部件，因此在下文不再详述。
60.在一些实施例中，基板501和安装在其上的其他电子元件或电子功能实体可以被外壳505所包围。存储设备50的边缘连接器502设置在基板501的后边缘512处，以用于要连接的外部设备。
61.存储设备50包括存储控制模块503，其设置在基板501的底侧514上。在一些实施例中，存储控制模块503可以位于顶侧513上、边缘连接器502和插槽541、542之间的空余区域中，以实现紧凑的设计。
62.与图1和图2所示的存储设备10相比，两个插槽541、542设置在基板501上的同一层中。具体而言，第一锚固件545以背靠背的方式邻接第二锚固件546，使得第一插槽541可以在第一方向上连接和容纳第一存储模块，而第二插槽542可以在第二方向上连接和容纳第二存储模块。第二方向可以与第一方向相反，例如，二者可以与基板501的宽度方向对齐。在一些实施例中，第一锚固件545以及第二锚固件546可以设置在基板501的顶侧513的中间。因此，第一锚固件545和第二锚固件546位于中间处，从而为存储模块形成两个相同大小的区域。与图1和图2所示的存储设备10以及图3和图4所示的存储设备30相比，存储设备50可以容纳具有标准高度的存储模块。在本技术中，这种配置方式被称为“蝴蝶布局”。第一锚固件545和第二锚固件546分别用于将第一插槽541和第二插槽542固定到基板501的顶侧513。
63.图7和图8共同示出了根据本技术的实施例的模块化设计的存储设备70。存储设备70包括具有前边缘711、后边缘712、顶侧713和底侧714的基板701，它们类似于参考图1和图2描述的那些部件，因此在下文不再详述。
64.基板701和安装在其上的其他电子元件或电子功能实体可以被外壳705所包围。分成两层排列的四个插槽设置在基板701上，是图5和图6所示的存储设备50的插槽的两倍。存储控制模块703设置在基板701的顶侧713上、边缘连接器702和四个插槽741-744之间。在其他实施例中，存储控制模块703可以设置在基板701的顶侧713和底侧714中的任意一个上，只要不与安装在基板701上的其他部件冲突即可。可以理解的是，存储控制模块703可以包
括集成电路芯片和可选的一个或多个其他电子元件。此外，存储控制模块703的布置不应影响要容纳的存储模块。因此，存储控制模块703可以位于边缘连接器702和插槽741-744之间的空余区域中。
65.存储设备70还包括用于将第一插槽741和第二插槽742固定到基板701的顶侧713的第一锚固件堆叠745，以及用于将第三插槽743和第四插槽744固定到基板701的顶侧713的第二锚固件堆叠746。第一锚固件堆叠745可以与第二锚固件堆叠746相邻，使得第一插槽和第二插槽可以在第一方向上连接到两个存储模块，并且第三插槽和第四插槽可以在与第一方向相反的第二方向上连接两个潜在的存储模块。
66.当存储模块连接到相应的插槽时，连接到第一插槽741和第三插槽743的存储模块相对于连接到第二插槽742和第四插槽744的其他存储模块更靠近基板701的顶侧713。换言之，第一插槽741和第三插槽743可以分别设置在第二插槽742和第四插槽744下方。在一些其他示例中，第一锚固件堆叠745和第二锚固件堆叠746可以一体成形为单件以利紧凑。
67.图9示出了根据本技术实施例的模块化设计的存储设备90。存储设备90示出为图9上方的平面图和下方的对应截面图。为了简洁起见，已经省略了一些元件。存储设备90的外壳905还可以具有位于前缘911处的通气孔915，并且通气孔915被配置为建立从开口951到通气孔915的气道，该气道穿过外壳905。在图9中，冷空气(如虚线所示)从后边缘912通过开口951引入到外壳内。内部的部件可以被冷空气冷却以进行散热，而被加热的空气可以通过通气口915从外壳中排出。可以理解，在根据本技术的实施例的存储设备中可以使用其他配置的空气冷却或循环系统。
68.本技术的另一个实施例提供了一种存储系统，其包括上述任意一种存储设备。存储系统还可以包括至少一个存储模块，用于可拆卸地连接到存储设备的插槽中。这种存储系统提供了一种终端用户可以通过商业途径获得的完整的存储方案。
69.根据上文描述的一些实施例，存储设备中的存储管理将更具弹性。需要说明的是，虽然在以上描述中描述了根据本技术实施例的模块化存储件的几个模块或子模块，但是这种划分仅仅是示例性的而非强制性的。事实上，根据本技术的实施例，上述两个或多个模块的特征和功能可以体现在一个模块中。反之，上述一个模块的特征和功能可以进一步划分为多个模块。
70.通过研究说明书、本技术、附图和所附权利要求，本领域技术人员将能够理解和实施对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”或“包含”不排除其他要素和步骤，“一”或“一个”不排除复数形式。在本技术的实际应用中，一个部分可以执行权利要求中引用的多个技术特征的功能。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。