SSD M.2 Industry Standards

更新於 2023/02/03發佈於 2023/02/03閱讀時間約 3 分鐘

自從記憶以來，學生時期開始使用的電腦總會被抱怨電腦的容量不夠，那是因為硬碟的空間太小，在硬碟的發展史中，我們都知道除了容量的大小不同之外，另外就是結構的不同，從機械式硬碟發展到SSD (Solid State Drive)過程中，SSD 又衍生發展了傳統結構的2.5” SSD 和 M.2 card SSD，今天3C機構設計爸要分享的是M.2 SSD，也藉此機會提供幾項在機構設計上要注意的事項。

M.2 的規格，在早期也叫做NGFF (Next Generation Form Factor)，但現在在業界已經統稱 M.2 (唸M dot two)。規格文件檔案可以透過Google search 找到，在這份規格文件中，主要定義了各種size 及卡槽種類的M.2 卡，讓業界有一致遵循的規格，在3C產業，size 2280 (22x80 mm)的M.2卡還是比較廣泛大宗被應用的size，其他尺寸也不是不會被使用，只是2280的大小最常被使用。

對於機構設計來說M.2規格並不複雜，也不難應用，只需要特別注意以下的提醒項目就非常重要了，如果這些注意事項都做成一個checklist，那機構設計在M.2的應用上就沒有什麼問題了。

建構M.2 card 的3D model，當作公司或部門的database，這樣就不必每次都要重新做一次M.2的3D圖了。不過這個3D圖必須再三確認是符合規格的。
M.2 card的3D圖，除了尺寸及所有特徵必須按照M.2 的標準規範之外，在M.2 卡的正面及背面的限高區也必須按照M.2 的規範。而且，M.2 卡在主機板或daughter board上時，主機板或daughter的限高區for M.2 card 也要特別注意。
3D圖的金手指區域，有幾個重要特徵必須注意，ㄧ、金手指的位置，大小必須完全follow M.2 的規範。二、key的種類要特別注意，這裡談到的key可以看作金手指區域的缺槽數量、位置及大小。三、金手指區域的PCB要依照M.2規範做倒角。
在機構設計上，standoff 及鎖附的螺絲必須是金屬材質，目的是EMC問題的避免，尤其是ESD方面。當然，在M.2規範中也有定義。
M.2 card 在空間小的系統中，熱是一個滿挑戰的問題，所以，在M.2 card 的下方可以在設計上預留空間放一片thermal pad。在M.2 上方也可以放一片thermal pad 跟機殼接觸當散熱路徑。金手指處的connector(高度)的選擇也非常重要。而且要特別注意M.2 card 不要被thermal pad過度擠壓。這部份可以用公差分析來驗證是否有過壓的狀況。
M.2 在設計上，也可以被設計成一個Riser card。但這種設計是在特別的系統規格需求才會有的Riser card設計。
在非M.2 card 鎖螺絲的位置，鎖附M.2 card 的nut必須注意，鎖nut的扭力必須大於鎖M.2 card 的螺絲縮緊的扭力。
M.2 規格的應用，除了市面上的公規SSD之外，也可以在公司內做客製化的應用。例如：M.2 card type 的SATA cable connector 設計到M.2 卡上。

參考文獻: PCI Express M.2 Specification

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