JP2021044039A - 磁気ディスク装置の製造方法および磁気ディスク装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】磁気ディスク装置に設けられる複数の制御装置の合計消費電力のばらつきを抑制する。【解決手段】本実施形態の製造方法は、情報を記憶する磁気ディスクと、複数の制御装置と、を備える磁気ディスク装置の製造方法であって、複数の制御装置のうち、使用候補の制御装置の消費電力を算出する算出工程と、前記算出工程における消費電力の算出結果に基づいて、合計消費電力のばらつきを抑制するように、組合せる複数の前記制御装置を選択する選択工程と、を含む。【選択図】図5
Description
本実施形態は、磁気ディスク装置の製造方法および磁気ディスク装置に関する。
従来から、情報を記憶する磁気ディスク装置において、LSI(Large Scale Integration)等の制御装置が複数設けられる場合がある。
しかしながら、そのような制御装置は、製造工程で発生する個体差により、消費電力にばらつきがある。したがって、従来技術では、磁気ディスク装置に設けられる複数の制御装置の合計消費電力にばらつきがあり、改善の余地があった。
しかしながら、そのような制御装置は、製造工程で発生する個体差により、消費電力にばらつきがある。したがって、従来技術では、磁気ディスク装置に設けられる複数の制御装置の合計消費電力にばらつきがあり、改善の余地があった。
本発明の実施形態が解決しようとする課題は、磁気ディスク装置に設けられる複数の制御装置の合計消費電力のばらつきを抑制することである。
本実施形態の製造方法は、情報を記憶する磁気ディスクと、複数の制御装置と、を備える磁気ディスク装置の製造方法であって、複数の制御装置のうち、使用候補の制御装置の消費電力を算出する算出工程と、前記算出工程における消費電力の算出結果に基づいて、合計消費電力のばらつきを抑制するように、組合せる複数の前記制御装置を選択する選択工程と、を含む。
以下、添付図面を参照して、第1実施形態〜第4実施形態の磁気ディスク装置について、詳細に説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の磁気ディスク装置1の全体構成図である。図1に示すように、磁気ディスク装置1は、2枚の磁気ディスク101、データの読み出しおよび書き込みを行う2対の磁気ヘッド102、それぞれ異なる対の磁気ヘッド102を移動させる2つのアクチュエータ104などを備えている。なお、図1における各構成間をつなぐ線は主な接続関係を示したものであり、線でつながれていない構成間が接続されていてもよい。
図1は、第1実施形態の磁気ディスク装置1の全体構成図である。図1に示すように、磁気ディスク装置1は、2枚の磁気ディスク101、データの読み出しおよび書き込みを行う2対の磁気ヘッド102、それぞれ異なる対の磁気ヘッド102を移動させる2つのアクチュエータ104などを備えている。なお、図1における各構成間をつなぐ線は主な接続関係を示したものであり、線でつながれていない構成間が接続されていてもよい。
2枚の磁気ディスク101は、磁気ディスク101aと磁気ディスク101bとを含む。2対の磁気ヘッド102は、1対の磁気ヘッド102a(第1の磁気ヘッド)と1対の磁気ヘッド102b(第2の磁気ヘッド)とを含む。2つのアクチュエータ104は、第1アクチュエータ104a(第1のアクチュエータ)と第2アクチュエータ104b(第2のアクチュエータ)とを含む。
2枚の磁気ディスク101は、スピンドルモータの回転軸103に対し、回転軸103の軸方向に所定ピッチで装着されており、回転軸103の回転駆動により同じ回転数で一体に回転する。なお、磁気ディスク装置1が備える磁気ディスク101の数は2つに限定されない。
磁気ヘッド102aは、磁気ディスク101aのおもて面と裏面とのそれぞれに設けられている。磁気ヘッド102aは、第1アクチュエータ104aの先端部に取り付けられている。磁気ヘッド102aは、磁気ディスク101aに対してデータに対応した信号の書き込みやデータに対応した信号の読み出しを実行する。
磁気ヘッド102bは、磁気ディスク101bのおもて面と裏面とのそれぞれに設けられている。磁気ヘッド102bは、第2アクチュエータ104bの先端部に取り付けられている。磁気ヘッド102bは、磁気ディスク101bに対してデータの書き込みやデータの読み出しを実行する。
磁気ディスク装置1は、2つのVCM(Voice Coil Motor)105を備える。2つのVCM105は、VCM105aとVCM105bとを含む。
第1アクチュエータ104aは、VCM105aによって軸106(図2)を中心に回転駆動される。
図2は、第1実施形態の磁気ヘッド102aの軌跡を説明するための図である。この図2は、図1において軸106が延びる方向のうちの磁気ディスク101a側から見た図である。
図2に示すように、第1アクチュエータ104aがVCM105aによって軸106を中心に規定範囲内で回転し、これによって、磁気ヘッド102aは破線T上を移動することができる。そして、磁気ヘッド102aは、磁気ディスク101aの径方向の何れかのトラック上に位置決めされる。
なお、第2アクチュエータ104bは、VCM105bによって軸106を中心に回転駆動される。第2アクチュエータ104bも、第1アクチュエータ104aと同様にVCM105bによって駆動される。これによって、磁気ヘッド102bは、磁気ヘッド102aと同様の軌道上を移動することができる。
図1に戻って、磁気ディスク装置1は、さらに、電源2、2つの降圧コンバータ3、2つのLSI(Large Scale Integration)4、2つのプリアンプ5、DSP(Digital Signal Processor)6、および、バッファ7を備える。
電源2は、例えば、外部電源(不図示)から入力された電力を、降圧コンバータ3や磁気ディスク装置1における他の各構成に対して供給する。
2つの降圧コンバータ3は、降圧コンバータ3aと降圧コンバータ3bとを含む。降圧コンバータ3は、具体的には降圧DC(Direct Current)/DCコンバータであり、電源2から入力した電流を降圧してLSI4に供給する。降圧コンバータ3aは、電源2から入力した電流を降圧してLSI4aに供給する。降圧コンバータ3bは、電源2から入力した電流を降圧してLSI4bに供給する。
2つのLSI4は、LSI4a(第1の制御装置)とLSI4b(第2の制御装置)とを含む。LSI4は、例えば、複数の素子が単一チップに集積されたSystem-on-a-Chip(SoC)と称される大規模集積回路である。図3は、第1実施形態のLSI4の構成図である。
図3に示すように、LSI4は、主な構成として、CPU(Central Processing Unit)41、記憶部42、電源回路43、バッファ制御回路44、データ通信回路45、および、読み書き制御回路46を備える。なお、図3における各構成間をつなぐ線は主な接続関係を示したものであり、線でつながれていない構成間が接続されてもよい。
CPU41は、プログラムを実行するプロセッサである。CPU41は、例えば、バッファ7に記憶されているホスト200からのコマンド(リードコマンド、ライトコマンド等)を解析し、磁気ディスク装置1の各構成の状態の監視や制御などを行う。なお、ホスト200は、例えばプロセッサ、パーソナルコンピュータ、サーバなどである。
記憶部42は、各種管理情報等を記憶する手段であり、例えば、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリや、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性メモリによって構成される。
電源回路43は、降圧コンバータ3から入力した電流をLSI4内の各構成に供給する回路である。
バッファ制御回路44は、バッファ7へのアクセスを制御する回路である。
データ通信回路45は、他のLSI4に対する通信を制御する回路である。
読み書き制御回路46は、プリアンプ5を介した磁気ディスク101への書き込みおよび読み出しを制御するための回路である。例えば、読み書き制御回路46は、デジタルデータを磁気ヘッド102に供給する信号に変換したり、磁気ヘッド102から出力された信号をデジタルデータに変換したりする。読み書き制御回路46は、リードライトチャネルとも称される。
図1に戻って、2つのプリアンプ5は、プリアンプ5aとプリアンプ5bとを含む。プリアンプ5は、磁気ヘッド102(リード素子)が磁気ディスク101から読み取った信号を増幅して読み書き制御回路46(図2)に供給する。また、プリアンプ5は、読み書き制御回路46から供給された信号を増幅して磁気ヘッド102(ライト素子)に供給する。
DSP6は、スピンドルモータおよびVCM105a、105bを制御して、シークおよびフォローイングなどの位置決め制御を行う。
バッファ7は、ホスト200との間で送受信されるデータの一時記憶領域として用いられる。つまり、ホスト200から受信されたデータは、バッファ7に一時的に格納される。また、磁気ディスク101からホスト200に送信されるデータは、バッファ7に一時的に格納される。
なお、上述のように、LSI等の制御装置は、製造工程で発生する個体差により、消費電力にばらつきがある。したがって、従来技術では、LSI等の制御装置が複数設けられた磁気ディスク装置において、複数の制御装置の合計消費電力にばらつきがあり、改善の余地があった。つまり、例えば、1つの磁気ディスク装置1に対して消費電力の高いLSIばかりを適用してしまうと、動作中に高消費電力によって高温化して、いわゆる熱暴走(高温を原因とする誤動作)を起こしてしまう場合があった。
そこで、以下では、磁気ディスク装置に設けられる複数の制御装置の合計消費電力のばらつきを抑制する技術について説明する。
第1実施形態における磁気ディスク装置1の製造方法は、算出工程と選択工程を含む。算出工程は、1つの磁気ディスク装置1に適用される複数のLSI4の使用候補のLSIの消費電力を算出する。選択工程は、算出工程における消費電力の算出結果に基づいて、合計消費電力のばらつきを抑制するように、組合せる複数のLSIを選択する。より具体的には、以下の通りである。
算出工程は、LSI4aとLSI4bの候補である複数のLSIそれぞれの消費電力を算出する。また、選択工程は、複数のLSIから、LSI4aとLSI4bとして組合せる2つのLSIを選択する際に、算出工程における消費電力の算出結果に基づいて、2つのLSIの合計消費電力のばらつきを抑制するように、組合せる2つのLSIを選択する。以下、候補のLSIについても「LSI4」と称する。
また、この製造方法は、電流試験時に、複数のLSI4それぞれの電流値を取得する電流値取得工程を、さらに含む。その場合、算出工程は、電流値取得工程における電流値の取得結果に基づいて、複数のLSI4それぞれの消費電力を算出する。
また、この製造方法は、機能試験時に、複数のLSI4それぞれの動作可能電圧値を取得する電圧値取得工程を、さらに含む。その場合、算出工程は、電流値取得工程における電流値の取得結果、および、電圧値取得工程における動作可能電圧の取得結果に基づいて、複数のLSI4それぞれの消費電力を算出する。
また、この製造方法によって製造された磁気ディスク装置1におけるLSI4aとLSI4bは、それぞれ、試験時に推定されて書き込まれた消費電力を記憶する記憶部(図3の記憶部42)を有する。
次に、図4を参照して、第1実施形態における製造時試験での手順について説明する。図4は、第1実施形態における製造時試験での手順を示すフローチャートである。
まず、ステップS1において、例えば、製造時試験での電流試験で、所定装置(電流計測装置)を用いて、各LSI4の電流値を取得する。具体的には、例えば、IDDテストやIDDQテストによって、LSI4の電流値を取得する。これらのテストでは、LSI4のVDD端子に対して所定の電源を設定し、LSI4の内部が特定の動作状態になるように入力ピンを設定したうえで、LSI4を通過する電流値を測定する。
IDDテストは、調整パターン(テストパターン)を連続的にLSI4に入力することで、LSI4をアクティブ状態に保って電流(ダイナミック電流)を計測するテストである。また、IDDQテストは、LSI4を静止状態に保って電流(リーク電流)を計測するテストである。これらのテストによって、LSI4の内部の電流値を測定することができる。
なお、これらのテストの実施に関しては、ばらつきによるダイナミック電流の変動量がリーク電流の変動量に比べて極めて小さいのであれば、IDDテストを省略し、IDDQテストでのみ電流値を計測するようにしてもよい。
次に、ステップS2において、例えば、製造時試験での機能試験で、各LSI4の動作可能電圧値を取得する。つまり、製造時試験では、LSI4が設計通りの動作をするか確認するために機能試験を実施する。第1実施形態では、AVS(Adaptive Voltage Scaling)の技術を用いる。AVSとは、LSI4の個体差や動作環境(温度等)に応じて最適な電圧を供給する技術である。
そのために、LSI4に対して、以下の設定条件で機能試験を行い、どの電圧値からLSI4が動作可能になるかを調べる。
(1)周波数:スペック内の最高周波数を設定
(2)電圧値:下限値、上限値を定めて、その範囲内の電圧値を設定
(1)周波数:スペック内の最高周波数を設定
(2)電圧値:下限値、上限値を定めて、その範囲内の電圧値を設定
電圧値は、最初に下限値でLSI4の動作を試験し、期待した動作であればLSI4の動作可能電圧値を下限値に設定する。一方、下限値でのLSI4の動作が不可能であれば、次に電圧値を上げて再度試験を実施する。この作業を上限値まで実施し、LSI4の動作可能電圧値を取得する。なお、電圧値の上げ幅が小さければ、動作可能電圧値の粒度は高まるが、試験時間が長くなるため、これらのトレードオフの関係を考慮して電圧の上げ幅を決めるのがよい。
次に、ステップS3において、各LSI4の消費電力(推定消費電力)を算出する。つまり、基板にLSI4を搭載したときの消費電力を、以下の式(1)により算出する。
消費電力=F(製造時試験結果) ・・・式(1)
ここで、F(製造時試験結果)は、「製造時試験結果(電流値、動作可能電圧値)」を変数とする関数である。なお、AVSでは、LSI4の記憶部に動作可能電圧値が格納されているため、その動作可能電圧値を用いることができる。
消費電力=F(製造時試験結果) ・・・式(1)
ここで、F(製造時試験結果)は、「製造時試験結果(電流値、動作可能電圧値)」を変数とする関数である。なお、AVSでは、LSI4の記憶部に動作可能電圧値が格納されているため、その動作可能電圧値を用いることができる。
次に、ステップS4において、各LSI4の記憶部42の不揮発性メモリ(例えばefuse(電子ヒューズ))に、ステップS3で算出した消費電力を書き込む。
次に、図5を参照して、第1実施形態における基板実装時の手順について説明する。図5は、第1実施形態における基板実装時の手順を示すフローチャートである。まず、ステップS11において、所定装置で各LSI4の記憶部42の不揮発性メモリに記憶されている消費電力を読み込む。
次に、ステップS12において、所定装置で第1の組合せルールに基づいてLSI4を選択する。第1の組合せルールとは、2つのLSI4の合計消費電力のばらつきを抑制するルールである。そのような組合せルールとしては、例えば、多数のLSI4を消費電力によって複数のクラスに分類しておき、消費電力の大きいクラスのLSI4同士や消費電力の小さいクラスのLSI4同士を組合せない、というルールが考えられる。
次に、ステップS13において、ステップS12で選択した2つのLSI4を同一の基板に実装する。
このように、第1実施形態の磁気ディスク装置1によれば、各LSI4の消費電力と組合せルールに基づいて、組合せる2つのLSI4を選択することで、1つの磁気ディスク装置1に設けられる複数のLSI4の合計消費電力のばらつきを抑制することができる。
また、AVSによって得られた各LSI4の動作可能電圧値も使用して各LSI4の消費電力を算出することで、消費電力の精度を向上させることができるので、合計消費電力のばらつきをさらに抑制することができる。なお、磁気ディスク装置1が動作するとき、AVSによって、LSI4の記憶部42に記憶されている動作可能電圧値が降圧コンバータ3にフィードバックされる。
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について説明する。第1実施形態と同様の事項については重複する説明を省略する。第2実施形態は、第1実施形態と比較して、AVSを用いない点で相違する。つまり、各LSI4に供給される電圧の値は同じものとして、各LSI4の消費電力を算出する。
次に、第2実施形態について説明する。第1実施形態と同様の事項については重複する説明を省略する。第2実施形態は、第1実施形態と比較して、AVSを用いない点で相違する。つまり、各LSI4に供給される電圧の値は同じものとして、各LSI4の消費電力を算出する。
図6は、第2実施形態における製造時試験の手順を示すフローチャートである。まず、ステップS1において、例えば、製造時試験での電流試験で、各LSI4の電流値を取得する。
次に、ステップS3aにおいて、各LSI4の消費電力(推定消費電力)を算出する。ここでは、図4のステップS3と異なり、電圧の値として各LSI4で同じものを使用する。
次に、ステップS4において、各LSI4の記憶部42の不揮発性メモリに、ステップS3aで算出した消費電力を書き込む。
図7は、第2実施形態における基板実装時の手順を示すフローチャートである。まず、ステップS11において、所定装置で各LSI4の記憶部42の不揮発性メモリに記憶されている消費電力を読み込む。
次に、ステップS111において、消費電力に基づいてLSI4を分類する。これは、例えば作業員による手作業によって行う。例えば、多数のLSI4のうち、消費電力の大きいLSI4に物理的なマーキングを行う。
次に、ステップS12aにおいて、作業員は、第2の組合せルールに基づいてLSI4を選択する。第2の組合せルールとは、2つのLSI4の合計消費電力のばらつきを抑制するルールである。そのような組合せルールとしては、例えば、選択した2つのLSI4の両方にマーキングがあった場合には、片方をマーキングのないLSI4に交換する、というルールが考えられる。
次に、ステップS13において、ステップS12aで選択した2つのLSI4を同一の基板に実装する。
このように、第2実施形態の磁気ディスク装置1によれば、各LSI4の消費電力と組合せルールに基づいて、組合せる2つのLSI4を選択することで、磁気ディスク装置1に設けられる複数のLSI4の合計消費電力のばらつきを抑制することができる。
また、消費電力の算出に用いる電圧の値が単一であることで、作業や処理が簡潔になる。
なお、上述の例では、多数のLSI4のうち、消費電力の大きいLSI4に物理的なマーキングを行うものとしたが、これに限定されない。ほかに、例えば、多数のLSI4を、消費電力の大きさで複数のクラスに物理的に分類しておいてもよい。その場合、2つのLSI4を選択するときに、消費電力の大きいクラスのLSI4同士を組合せないようにすればよい。また、併せて、2つのLSI4を選択するときに、消費電力の小さいクラスのLSI4同士を組合せないようにしてもよい。そうすれば、磁気ディスク装置1の品質の均一化を図ることができる。
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について説明する。第1実施形態と同様の事項については重複する説明を省略する。第3実施形態は、第1実施形態と比較して、降圧コンバータ3が単一である点で相違する。
次に、第3実施形態について説明する。第1実施形態と同様の事項については重複する説明を省略する。第3実施形態は、第1実施形態と比較して、降圧コンバータ3が単一である点で相違する。
図8は、第3実施形態の磁気ディスク装置1の全体構成図である。磁気ディスク装置1に設けられる降圧コンバータ3は単一であり、2つのLSI4a、4bは、その単一の降圧コンバータ3から電力の供給を受ける。
この場合、例えば、AVSを用いたときでも、2つのLSI4a、4bは、それぞれの動作可能電圧値のうち高いほうの電圧を両方とも使用することになる。したがって、各LSI4の消費電力を算出するときに、そのことも考慮して算出すればよい。
このように、第3実施形態の磁気ディスク装置1によれば、降圧コンバータ3が単一である場合に、その点も考慮して組合せる2つのLSI4を選択し、その合計消費電力のばらつきを抑制することができる。
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について説明する。第1実施形態と同様の事項については重複する説明を省略する。第1実施形態では、図1のLSI4aとLSI4bを同じ種類のLSIとした。第4実施形態は、第1実施形態と比較して、LSI4aとLSI4bを異なる種類のLSIとする点で相違する。
次に、第4実施形態について説明する。第1実施形態と同様の事項については重複する説明を省略する。第1実施形態では、図1のLSI4aとLSI4bを同じ種類のLSIとした。第4実施形態は、第1実施形態と比較して、LSI4aとLSI4bを異なる種類のLSIとする点で相違する。
その場合、まず、LSI4aの種類の複数のLSIについて、消費電力に基づいてクラス分けを行う。また、同様に、LSI4bの種類の複数のLSIについても、消費電力に基づいてクラス分けを行う。
そして、それぞれの種類のLSIを1つずつ選択するときに、両方ともが消費電力の大きいクラスのものにならないように選択する。
このように、第4実施形態の磁気ディスク装置1によれば、1つの磁気ディスク装置1に複数の種類のLSI4を実装する場合でも、上述の手法により、その合計消費電力のばらつきを抑制することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
例えば、上述の各実施形態では、1つの磁気ディスク装置1に2つのLSI4が用いられる例について説明したが、これに限定されず、1つの磁気ディスク装置1に3つ以上のLSI4が用いられてもよい。
また、制御装置としてLSIの場合を例にとったが、これに限定されず、IC(Integrated Circuit)等の他の制御装置にも本発明を適用できる。
また、図1において、DSP6はLSI4に内蔵されていてもよい。また、ホスト200との通信を行うのはLSI4でもよい。
1…磁気ディスク装置、2…電源、3…降圧コンバータ、4…LSI、5…プリアンプ、6…DSP、7…バッファ、41…CPU、42…記憶部、43…電源回路、44…バッファ制御回路、45…データ通信回路、46…読み書き制御回路、101…磁気ディスク、102…磁気ヘッド、103…回転軸、104…アクチュエータ、105…VCM、200…ホスト
Claims (5)
- 情報を記憶する磁気ディスクと、複数の制御装置と、を備える磁気ディスク装置の製造方法であって、
複数の制御装置のうち、使用候補の制御装置の消費電力を算出する算出工程と、
前記算出工程における消費電力の算出結果に基づいて、合計消費電力のばらつきを抑制するように、組合せる複数の前記制御装置を選択する選択工程と、
を含む磁気ディスク装置の製造方法。 - 情報を記憶する磁気ディスクと、第1の磁気ヘッドを移動させる第1のアクチュエータと、第2の磁気ヘッドを移動させる第2のアクチュエータと、前記第1のアクチュエータを制御する第1の制御装置と、前記第2のアクチュエータを制御する第2の制御装置と、を備える磁気ディスク装置の製造方法であって、
前記第1の制御装置と前記第2の制御装置の使用候補である複数の制御装置それぞれの消費電力を算出する算出工程と、
前記複数の制御装置から、前記第1の制御装置および前記第2の制御装置として組合せる2つの前記制御装置を選択する際に、前記算出工程における消費電力の算出結果に基づいて、2つの前記制御装置の合計消費電力のばらつきを抑制するように、組合せる2つの前記制御装置を選択する選択工程と、
を含む磁気ディスク装置の製造方法。 - 電流試験時に、前記複数の制御装置それぞれの電流値を取得する電流値取得工程を、さらに含み、
前記算出工程は、
前記電流値取得工程における電流値の取得結果に基づいて、前記複数の制御装置それぞれの消費電力を算出する、
請求項2に記載の磁気ディスク装置の製造方法。 - 機能試験時に、前記複数の制御装置それぞれの動作可能電圧値を取得する電圧値取得工程を、さらに含み、
前記算出工程は、
前記電流値取得工程における電流値の取得結果、および、前記電圧値取得工程における動作可能電圧の取得結果に基づいて、前記複数の制御装置それぞれの消費電力を算出する、
請求項3に記載の磁気ディスク装置の製造方法。 - 情報を記憶する磁気ディスクと、第1の磁気ヘッドを移動させる第1のアクチュエータと、第2の磁気ヘッドを移動させる第2のアクチュエータと、前記第1のアクチュエータを制御する第1の制御装置と、前記第2のアクチュエータを制御する第2の制御装置と、を備える磁気ディスク装置であって、
前記第1の制御装置と前記第2の制御装置は、それぞれ、試験時に推定されて書き込まれた消費電力を記憶する記憶部を有する、磁気ディスク装置。
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