KR100508717B1 - 하드디스크드라이브 용량 가변방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:

하드디스크드라이브 용량가변방법

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:

헤드 및 디스크의 특성에 맞도록 하드 디스크 드라이브 용량을 가변하여 드라이브 제조 수율을 향상시킨다.

다. 그 발명의 해결방법의 요지:

본 발명은 드라이브를 구성하는 중요부품 특성에 의해 목표용량을 가변시키는 것이다. 즉, 초기개발 및 생산시 드라이브의 용량을 다수개(예컨대, 2,3개)로 정해 놓고, 이후 특성을 측정하여 검증함으로써 부품특성에 맞는 가장 최적의 용량을 선택하게 한다.

라. 발명의 중요한 용도:

하드 디스크 드라이브

Description

하드디스크드라이브 용량가변방법

본 발명은 자기기록재생장치에 관한 것으로, 특히 헤드 및 디스크의 특성에 맞도록 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive: 이하 HDD라 칭함) 용량을 가변하는 방법에 관한 것이다.

HDD는 컴퓨터의 보조기억장치로서 널리 사용된다. 이러한 HDD의 가장 중요한 요소 중의 하나라고 할 수 있는 헤드와 기록매체인 디스크는 부품의 정해진 스펙이 있지만 조립상태 성능이 아닌 단품상태에서의 성능이기 때문에 헤드 스태킹(head stacking)이나 조립에 따라 그 성능이 민감하게 변하고 디스크의 외주쪽이냐 내주쪽이냐에 따라 진폭, 해상도, 오버슈트, 언더슈트 등의 변수 특성이 달라지게 된다. 따라서 헤드/디스크의 부품을 정밀하게 검수하였더라도 조립된 상태에서는 헤드/디스크가 최적의 성능을 갖지는 못한다. 다시 설명하면, HDD의 조립상태에서는 단품상태의 헤드나 디스크의 성능과는 달리 헤드 스텍 스웨이징 및 헤드의 부상높이 등의 영향과 디스크와의 조합에 의한 헤드성능의 변화가 생기게 되고, 각 헤드에 대응하는 디스크의 외주 또는 내주에 따른 진폭, 해상도, 오버슈트, 언더슈트 등의 변수 특성이 변화하게 된다. 도 4에서는 부품 조립상태에서의 헤드 부상높이의 변화를 일예로 보여주고 있다. 조립후 헤드의 부상높이가 높아지면 특성이 악화된다. 즉, HDD의 부품성능은 조립 및 단품에 따라 달라지므로 결국에 드라이브의 불량 증가를 유도한다.

종래 HDD는 초기 설계시 원하는 용량을 결정하고 그에 맞는 트랙피치(tack pitch), 헤드의 리드/라이트 갭 길이(read/write gap length) 등을 설정하였다. 이는 설계상으로 정한 목표를 각 부품이 응답하는 것을 요구하여 각 부분이 일정 성능을 발휘하도록 하였다. 즉, 현재 트랙위치에서 목표트랙으로 이동시 구현된 속도 프로파일(profile) 곡선 및 각 트랙에서 사용하는 주파수는 이미 고정된 값을 사용하도록 결정되어 있었다.

종래에는 고정된 값을 사용함으로써 설계 스펙(spec)을 부품이 만족하지 못하는 경우 드라이브가 페일(fail)되는 문제점을 가지고 있었다. 즉, 드라이브에서 성능에 가장 영향을 미치는 헤드를 판단할 때, 헤드짐벌어셈블리(Head Gimbal Assembly: HGA)의 성능, 헤드 스태킹시 부품성능 등이 변화되면 이는 드라이브의 페일로 귀착되었다. 이와 같이 종래에는 중요부품의 성능변화시 이를 보상할 수 있는 방법이 없었다.

따라서 본 발명의 목적은 헤드 및 디스크의 특성에 맞도록 하드 디스크 드라이브 용량을 가변하는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 하드 디스크 드라이브 제조 수율을 향상시키기 위한 방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적에 따라, 본 발명은, 하드디스크드라이브 용량 가변방법에 있어서, 드라이브 설계용량에 맞는 용량변수를 설정하고 드라이브를 테스트하여 에러발생빈도에 따른 각 헤드의 특성등급을 결정하는 제1과정과, 상기 각 헤드의 특성등급을 참조하여 드라이브 설계단계에서 원하는 소정 드라이브 목표용량을 구현하도록 용량변수를 조합설정하는 제2과정과, 상기 조합설정된 값에 따른 불량헤드 대비 양품헤드의 특성값을 구하는 제3과정과, 상기 구해진 특성값 상태에 따라 상기 드라이브 목표용량을 조정하는 제4과정으로 이루어 진다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들중 동일한 구성요소들은 가능한한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 HDD의 중요부품인 헤드 특성이 단품상태, 또는 헤드스택킹 이후 변화가 되어 특성열화되었을 때 이를 해결하기 위해 다음과 같은 방법을 사용한다.

먼저 기본개념은 드라이브를 구성하는 중요부품 특성에 의해 목표용량을 가변시키는 것이다. 즉, 초기개발 및 생산시 드라이브의 용량을 다수개(예컨대, 2,3개)로 정해 놓고, 이후 특성을 측정하여 검증함으로써 부품특성에 맞는 가장 최적의 용량을 선택하게 한다.

HDD 용량(C)은, C=TPI(Track Per Inch)×BPI(Bit Per Inch)로 결정된다. 이를 물리적 용어로 설명하면, 디스크 한면(한장의 디스크는 앞뒤면이 있다)의 총 기록용량은 "트랙수 × 섹터수"로 표현된다. 상기 트랙수는 변경하기가 어렵다. 이는 헤드를 이동시키고 특정위치에 안정되게 세트링(settling)도록 하기 위한 서보제어를 제공하기 위해 디스크상에 미리 특정수 만큼의 서보정보가 기록되어 있어 그에 대한 트랙수 최적값이 설정되어 있기 때문이다. 한편 상기 섹터수는 헤드의 리드/라이트 갭 길이와 헤드의 비행고도에 따라 가변될 수 있다. 섹터수가 가변될 수 있는 것은 실험에 의해 도출해 낼 수 있다.

따라서 본 발명의 실시예에서는 큰 변화나 설계상의 디자인 개념을 흐트려 뜨리지 않고 섹터수를 가변시켜 헤드특성에 맞는 용량을 결정한다. 나쁜 헤드 특성일 때는 섹터수를 줄이고 좋은 헤드 특성일 때는 섹터수를 증가시켜 드라이브 페일되지 않을 만큼의 일정 용량을 유지시킨다. 그래서 드라이브 생산 수율을 향상시킨다.

본 발명의 실시예에서는 드라이브를 장시간 테스트할 수 있는 번-인테스트 공정에서 드라이브의 특성을 측정하고 이를 반영한 용량결정을 통해 제품불량을 줄이고 성능을 개선시킨다. HDD제조공정은, HDA(Head Disk Assembly) 조립공정, 서보라이트 공정, 기능 테스트공정(function test), 번-인(burn-in) 테스트 공정, 최종 테스트(final test) 공정, 출하검사공정, 포장 및 출하공정 등으로 이루어져 있다. 그중 상기 번-인 테스트공정은 HDD제조공정중 가장 긴 시간(통상 8시간 내지 16시간)이 소요되는 공정으로서 소비자가 HDD를 정상적으로 사용할 수 있도록 하기 위해 디스크상에 존재하는 디펙(defect)부분을 미리 찾아내어 실제 드라이브 사용시 상기 디펙부분이 사용되지 않도록 선조치 해주는 공정이다.

번-인 테스트 공정에서는 하기 도 1과 같은 완제품의 HDD를 구성하여 테스트를 수행한다. 따라서 본 발명의 실시예에 따라 번-인 테스트 공정에서 수행되는 장치 구성도는 하기 도 1과 같다.

도 1은 HDD의 일반적인 블럭 구성도를 보여주고 있다. 도 1을 참조하면, 디스크들(10)은 스핀들(spindle)모터(34)에 의해 회전한다. 헤드들(12) 각각은 디스크들(10)중 대응하는 하나의 디스크면상에 위치하며, 환상 보이스 코일(rotary voice coil) 액츄에이터(30)와 결합된 E-블럭 어셈블리(14)로부터 디스크들(10)쪽으로 신장된 서포트 암들에 각각 대응되게 설치된다. 전치증폭기(16)는 리드시에는 헤드들(12)중 하나에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하여 아나로그 리드신호를 리드/라이트 채널(read/write channel)회로(18)로 인가하며, 라이트시에는 리드/라이트 채널회로(18)로부터 인가되는 부호화된 라이트데이터를 헤드들(12)중 대응하는 하나의 헤드를 통해 디스크 상에 라이트되도록 한다. 리드/라이트 채널회로(18)는 전치증폭기(16)로부터 인가되는 리드신호로부터 데이터 펄스를 검출하고 디코딩하여 DDC(Disk Data Controller)(20)에 인가하며, DDC(20)로부터 인가되는 라이트데이터를 디코딩하여 전치증폭기(16)에 인가한다. DDC(20)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 데이터를 리드/라이트 채널회로(18)와 전치증폭기(16)를 통해 디스크상에 라이트 하거나 디스크상으로부터 데이터를 리드하여 호스트 컴퓨터로 송신한다. 또한 DDC(20)는 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(24)간의 통신을 인터페이스한다. 버퍼 램(22)은 호스트 컴퓨터와 마이크로 콘트롤러(24)와 리드/라이트 채널회로(18) 사이에 전송되는 데이터를 일시 저장한다. 마이크로 콘트롤러(24)는 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 리드 또는 라이트 명령에 응답하여 트랙 탐색 및 트랙 추종을 제어한다. 메모리(26)는 마이크로 콘트롤러(24)의 수행 프로그램 및 각종 설정값들을 저장한다. 서보구동부(28)는 마이크로 콘트롤러(24)에서 제공하는 헤드들(12)의 위치 제어를 위한 신호에 응답하여 액츄에이터(30)를 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터(30)의 보이스 코일에 인가한다. 액츄에이터(30)는 서보구동부(28)로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드들(12)을 디스크들(10)상에서 이동시킨다. 스핀들 모터 구동부(32)는 마이크로 콘트롤러(24)로부터 발생되는 디스크들(10)의 회전 제어를 위한 제어값에 따라 스핀들 모터(34)를 구동하여 디스크들(10)을 회전시킨다.

번인테스트공정에서 본 발명의 실시예에 따라 도 1의 마이크로 콘트롤러(24)가 수행하는 제어 동작은 도 2와 같다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 테스트자의 제어에 의해서 마이크로콘트롤러(24)는 100단계에서 드라이브의 설계용량에 맞는 BPI(즉, 섹터수)로 설정하고, 102단계로 진행하여 각 헤드(도 1에서는 4개의 헤드임)마다 테스트를 수행하여 에러발생빈도를 측정한다. 각 헤드에서는 디스크의 존(zone)마다 테스트를 수행하는데, 존의 최내주에 있는 특정 트랙만 테스트를 한다. 이는 존의 최내주가 해당 존에서의 선밀도가 가장 높기 때문이다. 상기 측정된 각 헤드의 에러발생빈도는 디스크의 메인터넌스영역에 기록된다.

하기 표 1에서는 측정된 각 헤드의 에러발생빈도를 테이블화한 것을 일예로 보여주고 있다.

HD0	HD1	HD2	HD3	...	존 번호
10 20 20 10 10 ： ： 10	100 200 300 100 100 ： ： 200	10 20 20 10 10 ： ： 10	1 3 2 1 2 ： ： 2		1 2 3 4 5 ： ： N

이렇게하여 각 헤드에서의 에러발생빈도를 측정한 후 마이크로 콘트롤러(24)는 104단계로 진행하여 상기 에러발생빈도에 따라 각 헤드의 특성등급을 결정한다.

그후 106단계로 진행하여 설계단계에서 원하는 목표용량을 구현하기 위해 TPI와 BPI를 조합하여 설정한다. 상기 TPI를 가변하는 것은 전술한 바와 같이 거의 불가능하다. 그러므로 목표용량을 만족시키기 위해서는 각 디스크의 BPI를 가변시켜야 한다.

그후 108단계에서 불량 헤드 대비 양품헤드의 특성을 구한다. 예를 들면, 하나의 헤드에 대응되는 디스크면의 모든 존의 에러갯수를 합해서 존수로 나눈 값(하나의 헤드에 대한 평균 에러값)이,

① 1∼10이면 +2(가변 섹터수),

② 10∼50이면 +1(가변 섹터수),

③ 50∼100이면 0(가변 섹터수),

④ 100∼300이면 -1(가변 섹터수),

⑤ 300∼1000이면 -2(가변 섹터수)로 정한다.

여기서, "0(가변 섹터수)"값은 해당 헤드가 정상적인 헤드특성을 나타내는 것이고, "+(가변 섹터수)"값은 해당 헤드가 정상적인 헤드 특성보다 양호함을 나타내는 것이며, "-(가변 섹터수)"값은 해당 헤드가 정상적인 헤드 특성보다 불량함을 나타내는 것이다. 108단계에서는 각 헤드들의 가변 섹터수를 모든 합하여 불량대비 양품헤드 특성을 구한다.

표 1의 일예를 들면, 헤드 HD0는 가변 섹터수가 "+1"이 되고, 헤드 HD1은 가변 섹터수가 "-1"이 되며, 헤드 HD2는 가변 섹터수가 "+2"가 된다. 그리고 헤드 HD3은 가변 섹터수가 "+1"이 된다. 그러므로 헤드들 HD1∼HD3의 가변 섹터수를 모두 합하면 "3"(=(+1)+(-1)+(+2)+(+1))이 된다.

도 3에서는 헤드특성에 따라 섹터 수가 가변되는 일예를 보여주고 있다. 정상적인 헤드특성에서는 각 존에서의 정상 섹터수 L,N,M,O,X이고, 가장 좋은 헤드특성에서는 각 존에서의 정상 섹터수 L+8,N+8,M+8,O+8,X+8이며, 가장 나쁜 헤드특성에서는 각 존에서의 정상 섹터수 L-8,N-8,M-8,O-8,X-8이 된다.

마이크로콘트롤러(24)는 108단계에서 구한 값이 상향 값인가(즉 가변 섹터수 값이 "0"보다 크거나 같은가)를 판단하여 만약 상향값이면 112단계로 진행하여 현 드라이브의 용량이 목표용량과 동일 용량임을 리포트한다. 그렇지만 110단계의 판단에서 상향값이 아니고 하향값이면 114단계로 진행하여 하향 설정된 용량으로 조정한다. 본 발명의 실시예에서는 설계단계에서 드라이브의 용량을 다수개(예컨대, 2,3개)로 정해 놓았기 때문에 목표용량을 조정할 수 있다. 114단계후 마이크로콘트롤러(24)는 조정된 디스크 용량을 디스크의 메인터넌스영역에 기록해 놓는다.

상술한 바와 같이 본 발명은 고정된 용량의 설계방법에서도 헤드 및 디스크특성에 맞게 용량을 가변시킴으로써 드라이브의 수율을 항샹시킬 수 있다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

도 1은 하드디스크드라이브의 일반적인 블럭 구성도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 동작제어 흐름도,

도 3은 헤드특성에 따라 섹터 수가 가변되는 일예를 보여주는 도면,

도 4는 부품 조립상태에서의 헤드 부상높이의 변화를 일예로 보여주는 도면,

Claims (3)

1. 하드디스크드라이브 용량 가변방법에 있어서,

   드라이브 설계용량에 맞는 용량변수를 설정하고 드라이브를 테스트하여 에러발생빈도에 따른 각 헤드의 특성등급을 결정하는 제1과정과,

   상기 각 헤드의 특성등급을 참조하여 드라이브 설계단계에서 원하는 소정 드라이브 목표용량을 구현하도록 용량변수를 조합설정하는 제2과정과,

   상기 조합설정된 값에 따른 불량헤드 대비 양품헤드의 특성값을 구하는 제3과정과,

   상기 구해진 특성값 상태에 따라 상기 드라이브 목표용량을 조정하는 제4과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 용량가변방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 용량변수는 TPI(Track Per Inch)와 BPI(Bit Per Inch)임을 특징으로 하는 용랑가변방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제4과정이

   상기 구해진 특성값 상태가 그대로이거나 상향이면 상기 드라이브 목표용량을 원래의 목표용량으로 설정하는 단계와,

   상기 구해진 특성값 상태가 하향이면 상기 드라이브 목표용량을 하향 조정하여 설정하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 용량가변방법.