在數(shù)據(jù)突發(fā)之前冷卻存儲(chǔ)器的溫度控制的存儲(chǔ)模塊的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
【背景技術(shù)】
[0001]存儲(chǔ)器、諸如NAND閃存的表現(xiàn)往往非常依賴(lài)于它的操作和存儲(chǔ)溫度。在高溫下，由于更好的退火，耐久性被改進(jìn)，但是數(shù)據(jù)保持性根據(jù)阿列紐斯(Arrhenius)方程而惡化。在非常低的溫度下，其他效果突出。存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)者考慮到這種依賴(lài)來(lái)生產(chǎn)在寬的溫度范圍內(nèi)操作的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器提供數(shù)據(jù)保存性、耐久性和其他存儲(chǔ)器特征之間的折衷。然而，在寬的溫度范圍內(nèi)操作是一種折衷，因?yàn)槟承┨卣鞲m合于為其具體操作定制的較小溫度范圍。
[0002]與溫度相關(guān)的問(wèn)題也能通過(guò)其他方式影響存儲(chǔ)模塊。例如，增加的讀取和寫(xiě)入性能往往需要多個(gè)存儲(chǔ)器裸芯或平面并行以實(shí)現(xiàn)所需的性能。電流消耗和散熱量是可能限制在存儲(chǔ)模塊中并行的數(shù)量的兩個(gè)主要因素。即使對(duì)電流消耗沒(méi)有限制并且主機(jī)可以保證所需的殼體溫度，但由于存儲(chǔ)器裸芯和殼體之間的被動(dòng)耐熱性仍然可能是熱問(wèn)題。此外，對(duì)存儲(chǔ)模塊的典型主機(jī)訪(fǎng)問(wèn)往往是對(duì)于被稱(chēng)為突發(fā)的數(shù)據(jù)的短時(shí)間、集中的需求。在突發(fā)的時(shí)間期間，更多的需求放置在存儲(chǔ)器上，這可能將存儲(chǔ)器的溫度增加到達(dá)到或超過(guò)最大操作溫度額定值的水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的實(shí)施例由權(quán)利要求來(lái)限定，并且在該部分不會(huì)被認(rèn)為是作為對(duì)該權(quán)利要求的限制。
[0004]通過(guò)介紹，下面的實(shí)施例涉及在接收數(shù)據(jù)突發(fā)之前冷卻存儲(chǔ)器的溫度控制的存儲(chǔ)模塊。在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種存儲(chǔ)模塊，其包括存儲(chǔ)器、溫度傳感器、熱電冷卻器和控制器。該控制器確定與存儲(chǔ)模塊通信的主機(jī)即將發(fā)送數(shù)據(jù)的突發(fā)，并且然后激活熱電冷卻器以冷卻存儲(chǔ)器?？刂破骺梢詮膩?lái)自主機(jī)的通知，或者通過(guò)基于一段時(shí)間的來(lái)自主機(jī)的寫(xiě)入活動(dòng)做出推斷，來(lái)確定主機(jī)即將發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)。這使能在突發(fā)期間的更高的并行性，因此改進(jìn)突發(fā)的性能。
[0005]其他實(shí)施例是可能的，并且實(shí)施例的每個(gè)可以單獨(dú)使用或結(jié)合在一起使用。因此，現(xiàn)在各個(gè)實(shí)施例將參考附圖來(lái)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是實(shí)施例的示例存儲(chǔ)模塊的框圖。
[0007]圖2A是實(shí)施例的主機(jī)的框圖，其中圖1的示例的存儲(chǔ)模塊被嵌入在主機(jī)中。
[0008]圖2B是可拆卸地連接到主機(jī)的圖1的示例存儲(chǔ)模塊的框圖，其中該存儲(chǔ)模塊和主機(jī)是可分離的、可移動(dòng)的裝置。
[0009]圖3是用于控制存儲(chǔ)模塊的溫度的實(shí)施例的方法的流程圖。
[0010]圖4是用于控制存儲(chǔ)模塊的溫度的實(shí)施例的電路的示意圖。
[0011 ]圖5是具有單個(gè)熱電冷卻器的實(shí)施例的存儲(chǔ)模塊的示意圖。
[0012]圖6是示出了從圖5的存儲(chǔ)模塊的熱傳遞的示意圖。
[0013]圖7是具有兩個(gè)熱電冷卻器的實(shí)施例的存儲(chǔ)模塊的示意圖。
[0014]圖8是示出了從圖7的存儲(chǔ)模塊的熱傳遞的示意圖。
[0015]圖9A和圖9B是在突發(fā)時(shí)段之前冷卻存儲(chǔ)器裸芯的實(shí)施例的圖示。
[0016]圖10是另一個(gè)實(shí)施例的存儲(chǔ)模塊的圖示。
[0017]圖11是現(xiàn)有技術(shù)的熱電冷卻器的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0018]參見(jiàn)附圖，圖1是實(shí)施例的存儲(chǔ)模塊100的示意圖。如圖1中所示，存儲(chǔ)模塊100包括與一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器裸芯120通信的控制器110，存儲(chǔ)器裸芯120具有在存儲(chǔ)器裸芯120中或在存儲(chǔ)器裸芯120上的溫度傳感器125。如這里所使用的，短語(yǔ)“與......通信”能夠意味著與其直接地通信或通過(guò)一個(gè)或多個(gè)組件而間接地通信，該一個(gè)或多個(gè)組件可能在這里示出或描述，或者可能不在這里示出或描述。圖1顯示了存儲(chǔ)器裸芯120作為NAND存儲(chǔ)器裸芯;然而，可以使用其它存儲(chǔ)器技術(shù)。而且，存儲(chǔ)器120可以是一次性可編程的、少次可編程的、或多次可編程的。存儲(chǔ)器120也可以使用單級(jí)單元(single-level cell，SLC)、多級(jí)單元(multiple-level cell，MLC)cell，TLC)、或現(xiàn)在已知的或以后開(kāi)發(fā)的其它存儲(chǔ)器技術(shù)。而且，存儲(chǔ)器120可以是二維或三維的(例如，位成本存儲(chǔ)器(BitCost Memory，BiCS)，并且可以是多芯片封裝體或單芯片封裝體。
[0019]圖1中的存儲(chǔ)模塊^^還包括溫度傳遞器件’諸如熱電冷卻器!；!:]^!.!]^^]^^:!.;^cooler，TEC) 130。(在一個(gè)實(shí)施例中，控制器110、存儲(chǔ)器裸芯130、和TEC 130都堆疊在基板上，以及所有那些組件都被包裹在集成電路封裝體50中。)熱電冷卻器是使用珀?duì)柼?yīng)(Peltier effect)來(lái)創(chuàng)建兩個(gè)不同類(lèi)型的材料的接合體之間的熱通量的固態(tài)裝置。通常，熱電冷卻器通過(guò)珀耳帖效應(yīng)來(lái)操作。如圖11所示，一種類(lèi)型的現(xiàn)有技術(shù)的熱電冷卻器1100(可以使用其他類(lèi)型)具有兩側(cè)，并且當(dāng)直流電流流過(guò)冷卻器1100，它將熱量從冷卻器1100一側(cè)帶到另一側(cè)。這會(huì)導(dǎo)致一側(cè)變得冷卻，而另一側(cè)變得更熱。變得冷卻的一側(cè)被附接到冷卻板1110，并且變得更熱的一側(cè)被附接到散熱器1120。熱電冷卻器1100可以由具有不同的電子密度的兩個(gè)獨(dú)特的半導(dǎo)體(一個(gè)P型1130和一個(gè)η型1140)制成。半導(dǎo)體1130、1140彼此熱并行且電串聯(lián)地放置，然后與在每側(cè)上的導(dǎo)熱板1150、1160 (在它們旁邊有絕緣體1170、1180)結(jié)合。當(dāng)將電壓施加到兩個(gè)半導(dǎo)體1130、1140的自由端時(shí)，直流電流流動(dòng)穿過(guò)半導(dǎo)體1130、1140的接合體引起溫度差。具有冷卻板1110的一側(cè)吸收熱量，熱量然后被移動(dòng)到具有散熱器1112的另一側(cè)。
[0020]因?yàn)闊犭娎鋮s器是熱栗，該熱栗由于電能的消耗而將熱量從裝置的一側(cè)傳遞到另一側(cè)，熱電冷卻器可以用于依賴(lài)于電流的方向而冷卻(制冷)或加熱。如將在下面所討論的，在這些實(shí)施例中，熱電冷卻器用于冷卻或加熱存儲(chǔ)器裸芯120，以保持期望的溫度。因?yàn)槔鋮s和加熱需要來(lái)自電源的額外的電流，當(dāng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)用于與存儲(chǔ)模塊100—起使用時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到這樣的電力需求，以確保有足夠的電力被供給存儲(chǔ)模塊100。由于電力需求，存儲(chǔ)模塊100可能發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有電力不足的情形下的特定用途，諸如在固態(tài)盤(pán)中或在具有嵌入式存儲(chǔ)器的主機(jī)裝置(例如，機(jī)頂盒)中。然而，這些實(shí)施例也可以與可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置一起使用。例如，存儲(chǔ)模塊100可以從外部源接收電力以供電給控制器110和存儲(chǔ)器120，或者可以具有其自己的電源(例如，電池)。此外，如將在下面描述的，還可以有存儲(chǔ)模塊100的內(nèi)部或外部的附加的TEC(諸如(TEC 2) 150)。熱電冷卻器130的使用將在下面詳細(xì)地討論。
[0021]如圖2A所示，存儲(chǔ)模塊100可以被嵌入在具有主控制器220的主機(jī)210中。也就是說(shuō)，主機(jī)210體現(xiàn)了主機(jī)控制器220和存儲(chǔ)模塊100，使得主機(jī)控制器220與嵌入式存儲(chǔ)模塊100接口以管理其操作。例如，存儲(chǔ)模塊100可以采取由SanDisk公司的iNANDTMeSD/eMMC嵌入式快閃盤(pán)的形式。在主機(jī)210中的主機(jī)控制器220或另一個(gè)組件將為存儲(chǔ)模塊100提供電力。例如，主機(jī)控制器220可以使用存儲(chǔ)接口，諸如6麗(:、皿3、1^8、34了4、343、