KR100464433B1

KR100464433B1 - 헤드의 열 운동과 인접 트랙 잠식 효과를 구분하기 위한방법 및 장치

Info

Publication number: KR100464433B1
Application number: KR10-2002-0062881A
Authority: KR
Inventors: 리짜오후이; 왕젱; 조긍연
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2005-01-03
Also published as: US6791775B2; KR20030031455A; US20030072097A1

Abstract

본 발명은 하드 디스크 드라이브의 헤드의 품질을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 그 방법은, 복수 트랙들이 있는 적어도 한 면을 구비한 디스크를 제공하는 단계, 복수 트랙들 위에 있는 소정 트랙 위에 기록을 수행하는 단계 및 소정 트랙의 프로파일을 읽어 제1프로파일 값을 제공하는 단계를 포함한다. 그러면 헤드는 인접하는 트랙으로 이동해 그 인접 트랙 위에 기록을 수행한다. 그리고나서 소정 트랙의 프로파일이 읽혀져 제2프로파일 값을 제공한다. 그러면 제1 및 제2프로파일 값들을 토대로 헤드의 품질이 결정된다.

Description

헤드의 열 운동과 인접 트랙 잠식 효과를 구분하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus to distinguish effects of adjacent track encroachment from head thermal movement}

본 발명은 일반적인 디스크 저장 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 헤드의 열 운동과 인접 트랙 잠식 효과를 구분하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

디스크 드라이브는 정보 저장에 사용되는 자기 기록 장치이다. 보통 정보는 하나 이상의 자기 기록 디스크의 한 표면상의 동심 트랙에 기록된다. 디스크들은 스핀 모터에 회전 가능하게 탑재되고, 정보는 보이스 코일 모터(voice coil motor)에 의해 회전되는 액추에이터 아암(actuator arm)에 탑재되는 판독/기록 헤드들에 의해 억세스된다. 보이스 코일 모터는 전류에 의해 여자되어 액츄에이터를 회전시키고 헤드를 이동시킨다. 판독/기록 헤드는 정보의 정확한 판독 및 기록을 보장하기 위해 디스크상의 저장 트랙들에 대해 정밀하게 정렬되어야 한다. 기록/판독 헤드는 디스크의 표면에서 발산되는 자기 변화를 감지하여 디스크 표면으로부터 기록 정보를 판독한다. 데이터 트랙에 기록하기 위해, 판독 헤드로 전류가 제공된다. 전류는 자계를 발생시키고, 자계는 디스크의 표면을 자화시킨다.

기록 밀도는 기록 트랙들의 폭을 줄임으로써 증가될 수 있다. 그러나, 기록 트랙들의 물리적 크기가 작아지면, 헤드에 제공되는 기록 전류량이 인접 트랙들에 위치한 데이터를 소거하는 결과를 가져올 수 있다. 이것은 제공되는 기록 전류가 너무 높을 때 문제가 된다. 그러한 헤드의 특성은 인접 트랙 잠식(ATE, Adjacent track encroachment)이라고 알려져 있다. 또 기록 전류로부터 발생된 온도의 증가는 헤드가 탑재된 슬라이더(slider)가 트랙의 중심 라인으로부터 벗어나도록 만들 수도 있다. 슬라이더가 냉각될 때, 헤드는 반대 방향으로 움직일 것이다. 그러한 움직임은 어떤 헤드들의 경우 5 마이크로 인치(micro-inch) 정도 까지 될 수 있다. 보통 그러한 효과를 헤드 열 운동이라고 말한다. 헤드 열 운동의 효과는 일반적으로 ATE의 효과와 유사하다. 즉, ATE의 효과와 헤드 열 운동의 효과를 구분하기란 어려운 일이 된다. 그러나, ATE는 헤드의 고유 특성에 기인한 것인데 반해, 헤드 열 운동은 시스템 특성으로부터 기인한다. 이들 두 요인들의 효과를 구별하여, 헤드의 품질과 시스템 성능을 판단할 수 있게 되는 것이 바람직하다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 헤드의 품질과 시스템 성능을 판단할 수 있도록, ATE와 헤드의 열 운동 효과를 구분하는 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 방법을 활용하는 하드 디스크 드라이브를 도시한 것이다.

도 2는 트랙의 서보 필드 영역에 대한 일반적인 레이아웃을 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 집적 회로 읽기 채널의 일부에 대한 블록도이다.

도 4는 인접 트랙 잠식 효과와 헤드 열 추이 효과를 구별하기 위한 과정의 일실시예를 도시한 흐름도이다.

본 발명은 인접 트랙 잠식 효과와 헤드 열 운동 효과를 구별하기 위한 장치 및 방법에 대한 것이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 하드 디스크 드라이브(100)을 보인다. 디스크 드라이브(100)는 스핀 모터(104)에 의해 회전되는 디스크(102)를 포함한다. 스핀 모터(104)는 베이스 플레이트(106)에 탑재된다. 액추에이터 아암 어셈블리(108) 역시 베이스 플레이트(106)에 탑재된다. 액추에이터 아암 어셈블리(108)는 각각이 해당하는 요곡 아암(flexure arm)들(112)에 탑재된 다수의 헤드들(110)을 포함한다. 요곡 아암들(112)은 베어링(bearing) 어셈블리(116) 주변을 회전할 수 있는 액추에이터 아암(114)에 부착된다. 액추에이터 아암 어셈블리(108)는 또 베이스 플레이트(106)에 탑재된 자석들(119)과 결합되는 보이스 코일(118)을 포함한다. 보이스 코일(118)에 에너지를 가하여 디스크(102)에 대해 헤드들(110)을 이동시킨다. 일반적으로 각 디스크 면 마다 하나의 헤드가 있게 된다. 스핀 모터(104), 보이스 코일(118) 및 헤드들(110)은 인쇄 회로 보드(122)에 탑재된 다수의 전자 회로(120)와 결합된다. 이하의 설명에서는, 하나의 헤드(110) 만이 언급될 것이다. 전자회로(120)는 보통 판독 채널 회로, 마이크로프로세서 기반의 제어기 및 랜덤 억세스 메모리(RAM) 장치를 포함한다.

도 2에서 보여지는 바와 같이, 데이터는 일반적으로 디스크(102)를 가로질러 위치하는 둥근 동심 트랙들의 섹터들 안에 저장된다. 통상적인 섹터는 자동 이득 제어(AGC) 필드(130), 동기(sync) 필드(132), 트랙을 식별하는 그레이 코드 필드(134), 섹터를 식별하는 식별(ID) 필드(136), 다수의 서보 비트들인 A, B, C, D를 포함하는 서보 필드(138), 데이터를 포함하는 데이터 필드(140) 및 에러 정정 필드(142)를 구비할 것이다. 동작시, 헤드(110)는 트랙으로 이동하고 서보 필드(138)에 제공된 서보 정보가 읽혀져 전자 회로(120)로 보내진다. 전자 회로(120)는 서보 비트들의 변화 (A-B) 또는 (C-D)를 이용해 헤드(110)를 정렬하기 위한 위치 신호 Q를 생성한다.

도 3은 드라이브의 전자 회로(120)에 대한 블록도이다. 전자 회로(120)는 판독/기록(R/W) 채널 회로(154)와 결합된 전치 증폭기(152)를 포함한다. R/W 채널 회로(154)는 R/W 자동 이득 제어(AGC) 및 필터 회로(156), 전파 정류기(158) 및 피크 검출기(160)를 포함한다. 전자 회로(120)는 마이크로프로세서 기반의 서보 제어기(162)를 더 구비하며, 이 서보 제어기는(162)는 아날로그/디지털 변환기(ADC)(164), 디지털 신호 처리기(DSP)(166), 버스트 시퀀서(burst sequencer) 및 타이밍 회로(168) 및 랜덤 억세스 메모리(RAM) 장치와 같은 메모리(170)을 구비한다. DSP(166)는 로직 회로(172)를 포함한다.

전자 회로(120)는 자기 디스크(102)의 자계를 감지하는 하나의 자기헤드(110)와 결합된다. 디스크(102) 위의 서보 필드 영역(10)에 위치한 서보 정보를 읽을 때, 헤드(110)는 디스크(102)의 자계에 상응하는 판독 신호를 생성한다. 판독 신호는 우선 전치 증폭기(152)에서 증폭되고 나서, R/W 채널 회로(154)로 보내진다. 판독 신호에 포함된 AGC 데이터는 R/W AGC 및 필터 회로(156)로 보내진다. 회로(156) 내 R/W AGC 회로는 판독 신호에 의해 제공된 AGC 데이터를 모니터링하고, 판독 신호는 R/W AGC 및 필터 회로(156)에 있는 필터 회로에 의해 필터링된다. 전파 정류기(158)는 판독 신호를 정류하여 그 정류된 판독 신호를 피크 검출기(160)로 보낸다. 피크 검출기(160)는 판독 신호의 진폭을 검출한다. 그리고나서 판독 신호는 아날로그 판독 신호의 이치화된 샘플을 제공하는 ADC(164)로 보내진다. 이치화된 신호는 DSP(166) 안에 놓인 로직 회로(172)로 보내진다. 로직 회로(172)는 헤드(110)에 의해 읽혀진 서보 비트들인 A, B, C, D에 따라 위치 신호 Q를 생성한다. 위치 신호 Q는 메모리에 저장되어 액추에이터 아암 어셈블리(108)의 위치를 제어하는데 사용된다.

본 발명에 따르면, DSP(166)는 자기 헤드(110)에게, 선택된 밴드나 트랙들의 그룹을 소거하도록 지시할 수 있다. 일실시예에서, 밴드는 중간(가령 130 MHz)이나 낮은 주파수(30-40 MHz)를 이용해 소거된다. 적용할 주파수는 디스크 위의 정보 밀도에 의존한다. 디스크의 밀도가 평방 인치 당 20 기가비트(Gbit)이면, 130 MHz의 주파수가 적용될 것이다. 일실시예에서, DSP(166)는 판독/기록 헤드(110)에게 기록하라고 지시할 때 한 트랙의 소정 부분(또는 트랙들의 그룹)에 기록하기 위해 기록 게이트(또는 판독/기록 헤드(110)의 기록 소자에 의해 정보의 기록을 제어하는 회로)를 설정한다. 또 DSP(166)는 기록 게이트에 의해 설정된 한도(즉, X%) 안에서 데이터를 판독하기 위해 판독 게이트(또는 판독/기록 헤드(110)의 판독 센서에 의해 정보의 읽기를 제어하는 회로)를 설정한다. 즉, 판독 센서는 기록이 이뤄졌던 트랙의 부분들을 읽어 오도록 프로그래밍 된다. 일실시예에서, X는 25%이다. DSP(166)은 그리고나서 판독/기록 헤드(10)에게 명령해 N과 같이 선택된 트랙 위에 기록을 수행하게 한다. 그 후 판독 신호를 제공하기 위해 트랙의 프로파일(profile)이 읽혀진다. 트랙 프로파일을 토대로 판독 신호의 피크 높이 TAA0가 얻어진다. 그리고나서 판독/기록 헤드(110)는 (N-1) 또는 (N+1)과 같이 인접한 트랙으로 이동하도록 지시되고, 트랙의 일부분, 즉 앞서 기록 게이트로 구체화된 X%의 트랙 위에 소정 횟수 Y 만큼 기록을 수행하도록 지시된다. 이 기록 과정(인접 트랙 위에 Y 회 만큼 기록하는 것)은 지연 시간 또는 비기록(non-writing) 인터벌(간격)에서 틈틈이 수행될 수 있다. 기록 과정을 완료하면, 트랙 N의 트랙 프로파일이 다시 읽혀져서, 그 판독 신호의 피크 높이인 TAA1이 얻어진다. ATE 값은 TAA0 및 TAA1을 토대로 결정될 것이다. 그리고나서 ATE 값은 해당 판독/기록 헤드에 관한 정보와 함께 저장된다. 그 정보는 ATE의 효과로 인한 판독/기록 헤드의 품질을 판단하는데 이용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 원리에 따라 제공된 품질 식별 과정의 일실시예를 도시한 흐름도이다. 시작 단계에서 진행하여, 과정(400)은 밴드 소거를 수행하는 동작을 진행한다(402단계). 일실시예에서, 밴드 소거는 소정 개수의 트랙들을 포함하는 밴드에 대해 수행될 것이다. 다음으로, 로직 회로(172)내의 기록 게이트를 1 회전트랙의 X% 까지 설정한다(404단계). 즉, 기록 헤드는 선택된 트랙 또는 트랙들의 X% 상에 기록을 수행하도록 지시될 것이다. 판독 헤드가 기록 게이트에 의해 설정된 한계 안에서 데이터를 읽도록 보장하기 위해 로직 회로(172)안의 판독 게이트를 설정한다(406단계). 일단 판독 및 기록 게이트가 설정되었으면, 선택된 트랙 N 상에 기록을 수행한다(408단계). 기록이 완료되었으면, 트랙 프로파일로도 알려진 판독 신호의 프로파일을 얻기 위해 트랙 상에 기록된 데이터를 읽는다(410단계). 트랙 프로파일로부터, 트랙 프로파일의 피크 크기 TAA0를 결정한다.

판독/기록 헤드는 (N-1) 또는 (N+1)과 같은 인접 트랙으로 이동한다(412단계). 그리고나서 기록 게이트에 의해 구체화된 트랙의 비율의 트랙 (N-1) 또는 (N+1) 트랙 위에 소정 회수 Y 만큼 데이터가 기록된다. 데이터의 기록은 비기록 또는 정지 기간들 사이 사이에 틈틈이 배치될 것이다. 일단 이것이 완료되면, 과정(400)은 데이터가 인접 트랙 (N-1) 또는 (N+1)로 기록된 후에, 트랙 프로파일의 피크 크기 TAA1을 결정하기 위해 트랙 N으로 다시 이동한다(414단계).

TAA1이 한번 결정되었으면, ATE 값이 결정된다(416단계). 일실시예에서, ATE 값은 다음의 수학식으로부터 결정될 것이다.

ATE값=[(TAA-TAA1)/TAA0]*100%

따라서, TAA1이 TAA0와 같으면, 그것은 인접 트랙 위에 기록이 수행된 후에 판독 신호의 변화가 없다는 것을 의미한다. 결국, ATE 값은 0이 될 것이다. 한편, ATE 값이 0이 아니면, 인접 트랙 (N-1) 또는 (N+1)에 기록한 것이 트랙 N의 트랙 프로파일에 영향을 끼쳤다는 것을 의미한다. 이런 식으로, ATE의 효과를 판단할 수 있게 된다.

일단 ATE 값이 산출되었으면, 그것은 해당하는 판독/기록 헤드에 관한 정보와 함께 저장된다(418단계). 그리고나서 과정이 종료된다.

본 발명의 기술에 대한 구현을 통해, ATE 및 헤드 열 이동 효과를 구분할 수 있을 것이다. 일단 ATE의 값이 결정되면, 판독/기록 헤드의 품질 역시 결정된다.

첨부된 도면과 함께 전형적인 실시예들이 설명되었지만, 그러한 실시예들은 단지 예시적인 것일 뿐 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아님을 이해할 수 있다. 또한 당업자들에 의해 다양한 변형이 이뤄질 수 있기 때문에 본 발명이 상술한 특정 구조 및 구성에만 국한되는 것이 아님을 역시 이해할 수 있다.

본 발명에 의하면, ATE와 헤드의 열 추이 효과를 구분함으로써 헤드의 품질과 시스템 성능을 판단할 수 있다.

Claims

하드 디스크 드라이브의 헤드 품질을 판단하는 방법에 있어서,

a) 복수 트랙이 있는 적어도 한 면을 가진 디스크를 제공하는 단계;

b) 상기 복수 트랙들 위의 소정 트랙 위에 기록을 수행하는 단계;

c) 상기 소정 트랙의 프로파일을 읽어 제1프로파일 값을 제공하는 단계;

d) 상기 소정 트랙에 인접한 트랙으로 이동하는 단계;

e) 상기 인접 트랙에 기록을 수행하는 단계;

f) 상기 소정 트랙의 프로파일을 읽어 제2프로파일 값을 제공하는 단계; 및

g) 상기 제1 및 제2 프로파일 값들을 이용해 트랙간 잠식이 이뤄졌는지의 여부에 따라 상기 헤드의 품질값을 판단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
제1항에 있어서, b) 및 e) 이전에 소정 복수 트랙들의 데이터를 소거하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙에 기록을 수행하는 것은, 상기 트랙들의 소정 일부분에 기록하는 것임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
제3항에 있어서, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙상에 기록을 행하는 것은, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙 위에 소정 횟수만큼 기록을 행하는 것임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
제4항에 있어서, 상기 소정 트랙의 프로파일을 읽어 제1프로파일 값을 제공하는 단계는 상기 소정 횟수만큼 상기 프로파일을 읽어 상기 제1프로파일 값을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 소정 트랙의 프로파일을 읽어 상기 제2프로파일 값을 제공하는 단계는 상기 소정 횟수만큼 상기 프로파일을 읽어 상기 제2프로파일값을 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
제5항에 있어서, 상기 소정 트랙의 상기 프로파일을 읽어 제1프로파일 값을 제공하는 단계는 상기 프로파일을 읽어 상기 프로파일의 제1피크 값을 얻고 상기 제1피크 값에 기반해 상기 제1프로파일 값을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 소정 트랙의 프로파일을 읽어 제2프로파일 값을 제공하는 단계는 상기 프로파일을 읽어 상기 프로파일의 제2피크 값을 얻고 상기 제2피크 값에 기반해 상기 제2프로파일 값을 제공하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
제6항에 있어서, 상기 헤드의 품질 값은 상기 제1 및 상기 제2피크 값들 사이의 차이에 기반한 것임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
제7항에 있어서, 상기 품질 값은 상기 제1 및 상기 제2피크 값들 사이의 차를 상기 제1피크 값으로 나눈 값의 백분율로 나타냄을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
제8항에 있어서,

상기 메모리의 상기 품질 값을 저장하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
제4항에 있어서, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙들에 기록을 수행하는 단계는, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙 위에 소정 횟수로 기록하고, 그 기록은 비기록(non-writing) 간격들 사이에 틈틈이 수행됨을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 방법.
하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템에 있어서,

하우징(housing);

상기 하우징에 탑재된 스핀 모터;

상기 스핀 모터에 탑재된 액추에이터 아암(actuator arm);

상기 스핀 모터에 부착되고, 복수의 트랙이 있는 적어도 한 면을 구비한 디스크;

명령 시퀀스를 저장하는 메모리;

상기 메모리에 결합된 프로세서;

상기 프로세서에 결합되고, 상기 액추에이터 아암에 탑재되어 상기 디스크의 상기 적어도 한 면에(으로부터) 기록 및 판독을 수행하는 판독/기록 헤드를 포함함을 특징으로 하고,

이때 상기 프로세서는 명령 시퀀스를 실행해 다음의 동작인

a) 복수 트랙이 있는 적어도 한 면을 구비한 디스크를 제공하고,

b) 상기 복수 트랙들 중 소정 트랙 위에 기록을 수행하고,

c) 상기 소정 트랙의 프로파일을 읽어 제1프로파일 값을 제공하고,

d) 상기 소정 트랙에 인접한 트랙으로 이동하고,

e) 상기 인접 트랙 위에 기록을 수행하고,

f) 상기 소정 트랙의 프로파일을 읽어 제2프로파일 값을 제공하고,

g) 상기 제1 및 제2 프로파일 값들을 이용해 트랙간 잠식이 이뤄졌는지의 여부에 따라 상기 헤드의 품질값을 판단함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.
제11항에 있어서, 상기 명령 시퀀스는

b) 및 e)에 앞서 상기 프로세서로 하여금 소정의 복수 트랙들의 데이터를 소거하도록 함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.
제11항에 있어서, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙 위에 기록을 수행하는 것은 상기 트랙들의 소정 일부분 위에 기록을 행하는 것임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.
제13항에 있어서, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙 위에 기록을 행하는 것은, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙 위에 소정 횟수로 기록을 수행하는 것임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.
제14항에 있어서, 상기 소정 트랙의 상기 프로파일을 읽고 제1프로파일 값을 제공하는 것은 상기 소정 프로파일을 상기 소정 횟수 만큼 읽어 상기 제1프로파일 값을 제공하는 것이고, 상기 소정 트랙의 상기 프로파일을 읽고 제2프로파일 값을 제공하는 것은 상기 소정 프로파일을 상기 소정 회수 만큼 읽어 상기 제2프로파일 값을 제공하는 것임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.
제15항에 있어서, 상기 소정 트랙의 상기 프로파일을 읽고 제1프로파일 값을 제공하는 것은 상기 프로파일을 읽고 상기 프로파일의 제1피크 값을 얻어 상기 제1피크 값에 따라 상기 제1프로파일 값을 제공하는 것이고, 상기 프로파일을 읽고 제2프로파일 값을 제공하는 것은 상기 프로파일을 읽고 상기 프로파일의 제2피크 값을 얻어 상기 제2피크 값에 따라 상기 제2프로파일 값을 제공하는 것임을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.
제16항에 있어서, 상기 헤드의 상기 품질 값은 상기 제1 및 제2피크 값들 사이의 차를 기반으로 함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.
제17항에 있어서, 상기 품질 값은 상기 제1 및 제2피크 값들의 차를 상기제1피크 값으로 나눈 것의 백분율로 나타냄을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.
제18항에 있어서, 상기 명령 시퀀스는

상기 품질 값을 메모리에 저장하는 것을 더 포함함을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.
제14항에 있어서, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙들 위에 기록을 수행하는 것은, 상기 소정 트랙 및 상기 인접 트랙 위에 소정 횟수 만큼 기록을 수행하는 것이고, 그 기록은 비기록 간격들 사이에서 틈틈이 수행됨을 특징으로 하는 하드 디스크 드라이브의 헤드 품질 결정 시스템.