KR100699900B1

KR100699900B1 - 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법 및 이를이용한 디스크 드라이브

Info

Publication number: KR100699900B1
Application number: KR1020060041628A
Authority: KR
Inventors: 이주현; 이지영; 김명미
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-05-09
Filing date: 2006-05-09
Publication date: 2007-03-28
Also published as: US20070263309A1; US7619842B2

Abstract

본 발명은 데이터 저장 장치의 기록 전류 최적화 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법은 초기 설정된 기록 조건으로 테스트 데이터를 기록한 후 자기 헤드의 폴 팁 돌출(Pole Tip Protrusion; PTP) 특성에 관련된 성능 평가를 실행하여, 성능 평가 값이 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치를 검출하는 단계; 상기 테스트 데이터의 기록 시작 위치부터 상기 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치 바로 이전 위치까지의 구간 길이를 PTP 제어 구간의 길이로 결정하는 단계; 기록 전류의 오버슈트 크기를 결정하는 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 가변시키면서, 가변된 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 상기 결정된 PTP 제어 구간에 적용하여 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능을 평가하는 단계; 및 상기 성능 평가 결과 상기 PTP 제어 구간에서의 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가 값이 상기 PTP 제어 구간 이외의 기록 위치에서의 성능 평가 값과 가장 유사하게 되는 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

PTP, 기록전류, 오버슈트, BER, 자기헤드

Description

자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법 및 이를 이용한 디스크 드라이브{Method for determining optimum write current in magnetic recording apparatus and disk drive using the same}

도 1은 일반적인 하드디스크 드라이브 시스템의 구조를 개략적으로 보인 평면도이다.

도 2는 일반적인 자기 헤드의 구조를 확대하여 도시한 것이다,

도 3a 및 도 3b는 PTP 현상에 의한 자기 헤드의 비행 높이의 변화를 도식적으로 보이기 위한 것이다.

도 4는 본 발명이 적용되는 디스크 드라이브의 전기적인 회로 구성도이다.

도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법의 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 제2실시 예에 따른 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법의 흐름도이다.

도 7은 기록 시간의 경과에 따라 섹터별로 계산된 BER 값을 나타내는 그래프이다.

도 8은 본 발명에 따른 PTP 제어 구간 및 PTP 제어신호의 오버슈트를 결정하는 방법을 설명하기 위한 기록 시간에 따른 PTP 제어 값의 크기를 도시한 그래프이 다.

도 9는 PTP 제어신호에 따라 오버슈트전류의 크기가 가변되는 기록 전류의 파형을 도시한 것이다.

도 10은 본 발명의 제2실시 예에 적용된 10 섹터 단위 묶음으로 BER을 계산하는 것을 보여주는 도면이다.

본 발명은 데이터 저장 장치의 기록 전류 최적화 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 자기 헤드의 PTP(Pole Tip Protrusion) 특성을 고려하여 기록 전류를 최적화시키는 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 데이터 저장 장치의 하나인 하드 디스크 드라이브는 자기 헤드에 의해 디스크에 기록된 데이터를 재생하거나, 디스크에 데이터를 기록함으로써 컴퓨터 시스템 운영에 기여하게 된다.

하드 디스크 드라이브에서는 기록용 자기 헤드는 금속을 사용하고 헤드를 지지하는 슬라이더(slider)는 비금속 물질을 하용하고 있다. 기록 전류가 자기 헤드의 금속 코일에 흐르게 되면, 주울 열이 발생하는데, 이 때 금속/비금속간의 열팽창 계수의 차이로 인하여 폴(pole) 주변 부위가 돌출하게 되는데 이러한 현상을 PTP(Pole Tip Protrusion)라고 부른다.

통상적으로, 기록이 시작되는 부분과 기록이 끝나는 부분에서의 자기 헤드의 온도에 차이가 발생된다. 즉, 기록이 시작되는 부분에서의 자기 헤드의 온도가 기록이 끝나는 부분에서의 자기 헤드의 온도에 비하여 낮으므로 PTP 발생 크기도 비교적 작게 된다.

이러한 기록 시간의 경과에 따른 PTP 발생 크기의 차이에 의해 자기 헤드와 디스크간의 간격이 변하게 되며, 이는 자기 헤드의 비행 높이가 변화되는 결과를 초래한다. 그런데, 헤드의 비행 높이가 허용 범위 이상으로 낮아지면 자기 헤드와 디스크의 부딪힘이 발생되어 헤드의 손상 및 TA(Thermal Asperity) 불량을 야기시키며, 반대로 헤드의 비행 높이가 허용 범위 이상으로 높아지면 자화력이 감소되어 자기 기록이 정상적으로 수행되지 않는 문제점을 수반하게 된다.

특히, 기록이 시작되는 부분에서 폴 팁의 열적 팽창이 제대로 발생되지 않아 초기 기록 성능을 저하시키게 된다.

이를 개선하기 위하여 본 출원인은 대한민국 특허출원번호 2002-79751(2002. 12. 13 출원)의 "자기 헤드의 TPTP 특성 측정 방법 및 이에 적합한 기록 전류 제어 방법"을 제안한 바 있다.

위의 선행 기술에는 자기 헤드의 TPTP 특성을 측정하는 방법이 구체적으로 제시되어 있으나, 기록 전류의 오버슈트 크기를 가변시키는 PTP 제어 구간의 길이를 정밀하게 결정하는 기술이 개발되지 않아 TPT 특성을 고려하여 기록 전류의 오버슈트를 효과적으로 제어할 수 없었다.

즉, 하드 디스크 드라이브가 점차 고용량화, 고밀도화 및 소형화되면서 PTP 특성을 고려하여 기록 전류의 오버슈트(overshoot) 크기를 제어하는 구간인 PTP 제 어 구간의 길이와 PTP 제어 구간에서의 PTP 제어신호의 오버슈트 크기를 보다 정밀하게 최적화시킬 기술이 필요하게 되었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자기 헤드의 PTP(Pole Tip Protrusion) 특성을 고려하여 기록 전류를 최적화시키는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법을 이용한 디스크 드라이브를 제공하는데 있다.

또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법은 (a) 초기 설정된 기록 조건으로 테스트 데이터를 기록한 후 자기 헤드의 폴 팁 돌출(Pole Tip Protrusion; PTP) 특성에 관련된 성능 평가를 실행하여, 성능 평가 값이 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치를 검출하는 단계; (b) 상기 테스트 데이터의 기록 시작 위치부터 상기 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치 바로 이전 위치까지의 구간 길이를 PTP 제어 구간의 길이로 결정하는 단계; (c) 기록 전류의 오버슈트 크기를 결정하는 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 가변시키면서, 가변된 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 상기 결정된 PTP 제어 구간에 적용하여 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능을 평가하는 단 계; 및 (d) 상기 단계(c)의 성능 평가 결과 상기 PTP 제어 구간에서의 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가 값이 상기 PTP 제어 구간 이외의 기록 위치에서의 성능 평가 값과 가장 유사하게 되는 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 단계(a)에 적용되는 초기 설정된 기록 전류의 오버슈트 크기는 상기 PTP 제어 구간 이외의 기록 위치에서 구해낸 최적화된 값으로 결정한다.

바람직하게는, 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가 항목은 BER(Bit Error Rate) 및 CSM(Channel Statistics Measurement)을 포함한다.

또한, 상기 단계(a)는 (a1) 디스크의 특정 영역에 초기 설정된 기록 전류로 테스트 데이터를 기록하는 단계; (a2) 상기 테스트 데이터의 기록 시작 섹터 위치부터 데이터를 읽으면서 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능을 평가하는 단계; 및 (a3) 상기 성능 평가 값이 임계 규격을 만족하기 시작하는 섹터의 위치를 검출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 임계 규격을 상기 기록 시작 섹터 위치부터 라이트 성능 저하가 예상되는 일정 섹터 구간 후부터 계산된 평균 BER(Bit Error Rate) 또는 평균 CSM(Channel Statistics Measurement) 값과 상기 기록 시작 섹터 위치부터 계산된 BER 값 또는 CSM 값의 차가 초기 설정된 임계값보다 작은 조건으로 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 성능 평가 값이 상기 임계 규격 조건을 만족하기 시작 하는 섹터 위치를 초기 설정된 복수 개의 섹터에서 연속하여 상기 임계 규격을 만족할 때 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가를 1 섹터씩 증가시키면서 복수 개의 섹터 단위로 실행하는 것이 바람직하다.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 디스크 드라이브는 정보를 저장하는 디스크; 상기 디스크를 자화시키거나 상기 디스크로부터 자계를 감지하는 자기 헤드; 기록 시작 부분부터 기록 시간의 경과에 상관없이 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능이 동등해지도록 상기 기록 전류의 오버슈트 크기를 결정하는 PTP 제어신호의 오버슈트 크기 및 PTP 제어 구간 길이를 결정하는 프로세스를 실행하는 컨트롤러; 및 데이터 라이트 모드에서 기록 시간에 따른 상기 PTP 제어신호의 값에 상응하는 오버슈트 크기를 갖는 기록 전류를 생성시켜 상기 자기 헤드에 공급하고, 데이터 리드 모드에서 상기 자기 헤드로부터 감지된 전기적인 신호를 증폭시키는 프리 앰프를 포함함을 특징으로 한다.

상기 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화시키는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.

하드 디스크 드라이브는 기구적인 부품들로 구성된 헤드 디스크 어셈블리(Head Disk Assembly; HDA)와 전기 회로의 결합으로 이루어진다.

도 1은 본 발명이 적용되는 하드디스크 드라이브의 HDA(Head Disk Assembly; 10)의 평면도이다.

일반적으로 HDA(10)는 베이스(11) 상에 회전 가능하게 설치되며, 정보가 기록되는 디스크(20)와, 정보의 기록 및 읽기를 위해 자기 헤드 슬라이더(50)를 디스크(20) 상의 원하는 트랙 위치로 이동시키는 자기 헤드 이송장치를 구비한다. 여기서, 디스크(20)는 세부적으로 정보가 기록되는 기록영역(22)과, 이 디스크(20)의 회전이 정지될 때 자기 헤드 슬라이더(50)가 파킹 되도록 마련된 파킹 영역(21)으로 구분되어 있다.

자기 헤드 이송장치는 자기 헤드 슬라이더(50)가 탑재되며 베이스(11) 상에 마련된 회전축(34)을 중심으로 회전 가능하게 설치되는 자기 헤드 조립체(30)와, 자기 헤드 조립체(30)를 전자기력에 의해 이동시키기 위한 엑츄에이터(40)를 구비한다.

자기 헤드 조립체(30)는, 회전축(34)에 회전 가능하게 결합되는 액추에이터 암(32)의 단부에 결합되는 서스펜션(31)과, 디스크(20)에 정보를 기록하고 디스크(20)에 기록되어 있는 정보를 읽기 위한 자기 헤드(미도시)를 구비하며 서스펜션(31)에 설치되는 자기 헤드 슬라이더(50)를 포함하여 구성된다.

자기 헤드 슬라이더(50)는 서스펜션(31)에 의해 디스크(20)쪽으로 바이어스되어 있으며, 디스크(20)가 회전하기 시작하면 디스크(20)의 회전에 의해 발생되는 공기압에 의해, 디스크(20)에 대하여 부상한 채로 비행(flying)하게 된다.

여기서, 비행 높이는 디스크(20)의 회전동안 자기 헤드 슬라이더(50)가 디스 크(20)에 대하여 부상한 채로 비행할 때, 자기 헤드 슬라이더(50)의 선단 쪽에 마련되어 읽기 센서 즉, 자기저항헤드와 디스크(20)의 표면 사이의 간격(gap)이다.

도 2는 일반적인 자기 헤드 슬라이더(50)에 탑재된 자기 헤드(70)의 구조를 확대하여 도시한 것이다, 도시된 바와 같이, 자기 헤드(70)는 재생을 위한 자기저항헤드(74)와, 기록을 위한 유도기록헤드를 포함하고 있다. 자기저항헤드(74)는 디스크(20)에 기록된 자기신호를 감지하여 읽어 들이는 역할을 한다. 유도기록헤드는 디스크(20)로의 누설 자석을 형성하기 위한 탑 폴(top pole:71)과 바텀 폴(bottom pole:72) 및 전류가 공급됨에 따라 자계가 발생되는 기록용 코일(73)을 구비하여, 원하는 자기신호를 디스크(20)에 기록하는 역할을 한다.

그런데, 최근의 디스크(20)는 기록 용량을 증가시키기 위하여 TPI(Track per Inch)는 증가시키고 트랙의 폭(W)을 줄이는 추세이다.

이와 같이 디스크(20)의 트랙 폭을 줄이려면, 자기신호를 기록하는 쓰기 헤드의 폭도 그에 맞춰서 줄여야 하며, 상대적으로 작은 크기의 트랙에 자화된 자기필드를 읽어내기 위해서 자기 헤드(70)의 비행 높이(FH)도 낮출 필요가 있다.

이와 같이, 자기 헤드(70)의 비행 높이(FH)를 낮추는 경우, 자기 헤드 슬라이더(50)와 디스크(20) 사이의 간격이 좁아져, 실제로 자기 헤드 슬라이더(50)를 디스크(20)의 다른 트랙 또는 파킹 영역(21) 등으로 이동시키기 위해 비행시키는 중에 자기 헤드 슬라이더(50)와 디스크(20)간에 접촉(간섭)이 발생할 수 있으며, 이로 인해 자기 헤드(70) 혹은 디스크(20)에 손상이 발생할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 PTP(Pole Tip Protrusion) 현상을 도식적으로 보여주는 도 면이다. 도 3a는 재생 동작을 수행할 때의 자기 헤드의 비행 높이(FH)를 보여주고, 도 3b는 기록 동작을 수행할 때의 상자기 헤드의 비행 높이(FH')를 보여준다. 도 3b를 참조하면 도 3a에 도시된 것에 비해 기록 폴이 돌출 되어져 있는 것을 알 수 있다. 이러한 기록 폴의 돌출은 비금속으로 구성된 자기 헤드 슬라이더(50)와 자기 헤드(70) 사이의 열팽창 계수의 차이에 의해 발생하며, 실질적으로 FH를 낮추게 하며, 심한 경우에는 Head와 Disk의 부딪힘이 발생하여 Head Pole Damage(헤드 폴의 손상), TA(Thermal Asperity) 등의 원인이 되기도 한다.

이러한 PTP의 크기는 i²R에 비례한다. 여기서 i는 기록 전류를 나타내고, R은 기록 코일의 저항을 나타낸다.

따라서, 디스크 드라이브 설계 시에 목표로 하는 자기 헤드의 비행 높이를 고려하여 기록 전류를 결정한다. 또한, 기록 폴의 돌출이 포화상태에 있을 때를 기준으로 자기 헤드의 비행 높이가 결정되도록 기록 전류를 결정한다.

이에 따라서, 기록 초기에는 기록 폴의 돌출이 충분히 발생되지 않아 자기 헤드의 비행 높이가 설계 목표 값보다 높아짐에 따라 자화력이 약해져서 데이터 라이트 품질에 문제가 발생될 수 있다.

이를 개선하기 위한 기술이 기록 전류의 오버슈트 크기를 제어하는 PTP 제어 기술이다.

본 발명에서는 기록 초기의 PTP 제어 구간 길이 및 기록 전류의 오버슈트 크기를 결정하는 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 디스크 드라이브의 특성을 고려하여 최적의 상태로 정확하게 결정하는 기술을 제안한다.

도 4는 본 발명에 따른 하드 디스크 드라이브를 제어할 수 있는 전기 시스템을 보여준다. 하드 디스크 드라이브의 전기 시스템은 리드/라이트(R/W) 채널 회로(44) 및 프리 앰프(46)에 의하여 자기 헤드(70)에 결합된 컨트롤러(42)를 포함하고 있다.

컨트롤러(42)는 디지털 신호 프로세서(DSP : Digital Signal Processor), 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러 등이 될 수 있다. 컨트롤러(42)는 호스트 인터페이스 회로(54)를 통하여 호스트 기기(도면에 미도시)로부터 수신되는 커맨드(command)에 따라서 디스크(20)로부터 정보를 읽거나 또는 디스크(20)에 정보를 기록하기 위하여 리드/라이트 채널 회로(44)를 제어한다.

그리고, 컨트롤러(42)는 보이스 코일(26)에 구동 전류를 공급하는 VCM(Voice Coil Motor) 구동부(48)에 또한 결합되어 있다. 컨트롤러(42)는 자기 헤드(70)의 움직임을 제어하기 위하여 VCM 구동부(48)로 제어신호를 공급한다.

또한, 컨트롤러(42)는 ROM(50)에 저장된 도 5 및 도 6의 흐름도에 대한 프로그램을 이용하여 PTP 제어 구간의 길이 및 PTP 제어신호의 오버슈트 크기를 각 디스크 드라이브의 PTP 특성을 고려하여 최적화된 값으로 결정하는 프로세스를 실행한다. 그리고, 컨트롤러(42)는 이와 같이 결정된 PTP 제어 구간의 길이 및 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 적용하여 기록 전류의 오버슈트 크기를 제어하게 된다.

ROM(50)에는 디스크 드라이브를 제어하는 펌웨어 및 각종 제어 데이터들이 저장되어 있다. 물론 도 5 및 도 6에 도시된 본 발명에 따른 기록 전류 최적화 결 정 방법의 흐름도를 실행시키기 위한 프로그램들도 저장되어 있다.

RAM(52)에는 디스크 드라이브에 전원이 공급되면 디스크(12)의 메인터넌스 실린더(Maintenance Cylinder) 위치에서 읽어낸 디스크 드라이브 정보들이 로딩된다.

우선, 일반적인 디스크 드라이브의 동작을 설명하면 다음과 같다.

데이터 읽기(Read) 모드에서, 디스크 드라이브는 디스크(20)로부터 자기 헤드(70)에 의하여 감지된 전기적인 신호를 프리 앰프(46)에서 고정된 이득 값에 의하여 증폭시킨다. 그리고 나서, 리드/라이트 채널 회로(44)에서는 컨트롤러(42)에서 생성되는 섹터 펄스에 따라서 디스크(12)로부터 읽어낸 신호를 디지털 신호로 변환시킨 후에 복호 처리한다. 복호 처리된 데이터는 컨트롤러(42)에서 일 예로서 리드 솔로몬 코드를 이용한 에러 정정 처리를 실행한 후에, 스트림 데이터로 변환하여 호스트 인터페이스 회로(54)를 통하여 호스트 기기로 전송한다.

다음으로 쓰기(Write) 모드에서, 디스크 드라이브는 호스트 인터페이스 회로(54)를 통하여 호스트 기기(도면에 미도시)로부터 데이터를 입력받아, 컨트롤러(42)에서 리드 솔로몬 코드에 의한 에러 정정용 패리티 심볼을 부가하고, 리드/라이트 채널 회로(44)에 의하여 기록 채널에 적합하도록 부호화 처리한 후에 섹터 펄스가 발생되는 시점에 프리 앰프(46)에 의하여 증폭된 기록 전류로 자기 헤드(70)를 통하여 디스크(20)에 기록시킨다.

다음으로, 컨트롤러(42)의 제어에 따라서 실행되는 본 발명에 따른 기록 전류 최적화 결정 방법에 대하여 도 4 및 도 5의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한 다.

도 4는 본 발명에 따른 기록 전류 최적화 결정 방법의 제1실시 예를 보여주는 것이고, 도 5는 본 발명에 따른 기록 전류 최적화 결정 방법의 제2실시 예를 보여준다.

우선, 도 4의 흐름도를 참조하여 본 발명의 제1실시 예에 따른 기록 전류 최적화 결정 방법을 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 테스트하고자 하는 트랙을 선택하여 초기 설정된 기록 조건으로 테스트 데이터(test data)를 라이트(write)한다(S501). 테스트 트랙은 디스크의 내주 존(zone)보다는 외주 존에서 선택하는 것이 효과적이다. 이는 디스크의 내주 존보다는 외주 존에서 데이터 전송율이 높아 기록 초기의 품질 문제가 상대적으로 높게 발생되기 때문에 품질 평가에 적합하다. 그리고, 이때의 기록 조건은 자기 헤드(70)의 폴 팁이 충분히 팽창된 상태에서 최적의 기록 성능을 발생시키는 기록 전류를 적용하며, 기록 전류의 오버슈트 크기는 기록 시간의 경과에 관계없이 일정하게 준다. 자기 헤드(70)의 폴 팁이 충분히 팽창된 상태에서의 최적의 기록 전류의 크기 및 오버슈트 크기는 실험적으로 구할 수 있다.

다음으로, 단계501(S501)에서 기록된 테스트 데이터를 읽어내면서 자기 헤드의 폴 팁 돌출(PTP) 특성에 관련된 성능을 평가한다(S502). PTP 특성에 관련된 성능 평가 항목으로는 BER(Bit Error Rate) 및 CSM(Channel Statistic Measurement) 등이 있다. 즉, 이들은 PTP 특성에 영향을 받는 성능 평가 항목들이다.

본 발명에서는 설명의 편의를 위하여 PTP 특성에 관련된 성능 평가 항목을 BER 성능 평가 항목으로 한정하여 설명하기로 한다. 물론, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, CSM 평가 항목을 포함한 다양한 형태의 PTP 특성에 영향을 받는 품질 평가 항목을 본 발명에 적용할 수 있다.

다음으로, 테스트 데이터를 읽어내는 과정에서 에러를 검출하여 평균 BER(L)을 계산한다(S503). 여기에서, 평균 BER(L)은 테스트 데이터의 기록이 시작되는 섹터부터 계산하지 않고, 자기 헤드의 폴 팁이 충분히 팽창되는 섹터부터 BER을 계산하여 평균 연산된 값이다.

그리고, 컨트롤러(42)의 내부 카운터(도면에 미도시) i 및 c를 각각 1 및 0으로 초기화시킨다(S504). 여기에서, 카운터 i는 섹터의 위치를 지시하기 위하여 사용되며, 카운터 c는 BER 평가 값이 임계 규격을 만족하는 연속되는 섹터의 개수를 카운트하는데 사용된다.

다음으로, i번째 섹터의 BER(M)을 계산한다(S505).

그리고 나서, i번째 섹터의 BER(M)과 평균 BER(L)과의 차이가 임계 규격을 만족하는지를 판단한다(506). 즉, i번째 섹터의 BER(M)과 평균 BER(L)과의 차이가 임계값(TH)보다 작은 경우에 임계 규격을 만족하는 것으로 판단한다. 여기에서, 임계값(TH)은 디스크 드라이브에서 허용할 수 있는 PTP 크기의 편차에 대응되는 BER 값의 편차로 결정한다.

단계506(S506)의 판단 결과 i번째 섹터의 BER(M)과 평균 BER(L)과의 차이가 임계값(TH)보다 작지 않은 경우에는, 카운터 c를 0으로 리세트시킨다(S509). 그리고 나서, 카운터 i를 1 증가시킨 후에 단계505(S505)로 되돌아간다(S510).

만일, 단계506(S506)의 판단 결과 i번째 섹터의 BER(M)과 평균 BER(L)과의 차이가 임계값(TH)보다 작은 경우에는, 카운터 c를 1 증가시킨다(S507).

그리고 나서, 카운터 c의 값이 k(상수) 값과 동일한지를 판단한다(S508). 여기에서, k는 PTP 특성에 따른 열등한 기록(weak write)이 발생되지 않았다고 판단할 수 있는 근거를 정확히 하기 위하여 설정된 기준 값이다. 일 예로서, k를 3으로 설정할 수 있다. 이 경우에는 연속되는 3개의 섹터에서 단계506(S506)에 제시된 바와 같은 임계 규격을 만족할 때 이후 섹터에서도 열등한 기록이 발생되지 않는 것으로 판단한다는 의미이다.

단계508(S508)의 판단 결과 카운터 c의 값이 k 값과 동일하지 않은 경우에는, 카운터 i를 1 증가시킨 후에 단계505(S505)로 되돌아간다(S510).

만일 단계508(S508)의 판단 결과 카운터 c의 값이 k(상수) 값과 동일한 경우에는, 테스트 데이터의 기록 시작 섹터부터 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치 바로 이전 위치까지의 구간 길이를 PTP 제어 구간(β)의 길이로 결정한다(S511). 즉, (i-k) 섹터 길이를 PTP 제어 구간(β)의 길이로 결정한다. 경우에 따라서는 카운터 i가 지시하는 값의 섹터 길이를 PTP 제어 구간(β)의 길이로 결정할 수도 있다.

테스트 기록 구간에서 BER 값이 도 7과 같이 산출된 경우에, PTP 제어 구간(??)은 PTP 특성에 의하여 열등한 기록(weak write) 현상이 발생되는 구간에 해당된다는 것을 알 수 있다.

즉, PTP 제어 구간(β)은 기록 시간의 경과에 따른 PTP 특성을 고려하여 열 등한 기록이 발생되는 것을 피하기 위하여 기록 전류의 오버슈트 크기를 가변시키는 구간이다.

PTP 제어 구간(β) 동안에 기록 전류의 오버슈트 크기를 가변시키는 PTP 제어신호를 발생시키는데, PTP 제어 구간(β)에서 PTP 제어신호는 기록 시간이 경과함에 기록 전류의 오버슈트 크기를 감소시키기 위하여 도 8에 도시된 바와 같이 오버슈트를 갖도록 결정한다.

본 발명에서 PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기는 다음과 같이 결정한다.

PTP 제어신호의 오버슈트(α)를 최소 값(α_min)부터 최대 값(α_max)까지 증가시켜 가면서 PTP 제어 구간(β)에 포함된 영역에서 PTP 특성에 관련된 성능을 평가하여 PTP 제어 구간 이외의 영역에서 PTP 특성에 관련된 성능 평가 값과 가장 유사하게 되는 PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기를 최적의 PTP 제어신호의 오버슈트 크기로 결정한다.

이를 세분화하여 설명하면 다음과 같다.

도 5를 참조하면, PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기를 최소 값(α_min)으로 설정한다(S512).

다음으로, 단계511(S511)에서 결정된 PTP 제어 구간(β)과 현재 설정된 PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기를 적용하여 PTP 제어 구간에서 기록 전류의 오버슈트 크기를 제어하면서 테스트 데이터를 디스크(20)의 테스트 트랙에 라이트한다(S513).

그리고 나서, PTP 제어 구간(β) 내에서 BER(N)을 계산한다(S514). 여기에 서, BER(N)은 PTP 제어 구간(β) 내의 모든 섹터의 BER 평균값으로 결정할 수도 있다. 또한, 검사 시간을 줄이기 위해서는 PTP 제어 구간(β) 내의 일부 섹터의 BER 값을 BER(N)으로 결정할 수도 있다.

다음으로, PTP 제어 구간(β) 내에서 계산된 BER(N)과 PTP 제어 구간(β) 밖에서 계산된 평균 BER(L)의 차(Z)를 계산한다(S515).

단계515(S515)에서 계산된 Z 값과 최소값 MIN의 크기를 비교한다(S516). 최소값 MIN은 초기 값으로 설정 가능한 최대값으로 결정한다.

단계516(S516)의 비교 결과 Z 값의 크기가 최소값 MIN의 크기보다 작은 경우에, 최소값 MIN을 Z 값으로 결정하고, 이 때 적용된 PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기를 컨트롤러(42)의 내부 레지스터(TEMP; 도면에 미도시)에 저장한다(S517).

만일 단계516(S516)의 비교 결과 Z 값의 크기가 최소값 MIN의 크기보다 작지 않은 경우에는 단계517(S517)을 실행하지 않고 단계518(S518)을 실행한다.

단계517(S517)을 실행을 마치거나 또는 단계516(S516)의 비교 결과 Z 값의 크기가 최소값 MIN의 크기보다 작지 않은 경우에, 현재 설정된 PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기가 최대값(α_max)과 동일한지를 판단한다(S518).

단계518(S518)의 판단 결과 현재 설정된 PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기가 최대값(α_max)과 동일하지 않은 경우에는, PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기를 1스텝 증가시킨 후에 단계513(S513)으로 피드백시킨다(S519).

만일, 단계518(S518)의 판단 결과 현재 설정된 PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기가 최대값(α_max)과 동일한 경우에는, 레지스터(TEMP)에 저장된 PTP 제어 신호의 오버슈트(α)의 크기를 PTP 제어신호의 최적의 오버슈트 값(α_opt)으로 결정한다(S520).

이와 같은 방법으로 PTP 제어 구간(β) 및 PTP 제어신호의 최적의 오버슈트 값(α_opt)을 결정할 수 있게 된다.

다음으로, 도 6의 흐름도를 참조하여 본 발명의 제2실시 예에 따른 기록 전류 최적화 결정 방법을 상세히 설명하기로 한다. 참고적으로, 제2실시 예는 제1실시 예에 비하여 PTP 제어 구간의 길이를 결정하는 프로세스의 시간을 단축하기 위한 실시 예이다.

먼저, 테스트하고자 하는 트랙을 선택하여 초기 설정된 기록 조건으로 테스트 데이터를 라이트 한다(S601). 테스트 트랙 및 기록 조건은 제1실시 예의 단계501(S501)에 언급된 바와 같이 설정한다.

다음으로, 단계601(S601)에서 기록된 테스트 데이터를 읽어내면서 자기 헤드의 폴 팁 돌출(PTP) 특성에 관련된 성능을 평가한다(S602). PTP 특성에 관련된 성능 평가 항목으로는 BER(Bit Error Rate) 및 CSM(Channel Statistic Measurement) 등이 있다. 즉, 이들은 PTP 특성에 영향을 받는 성능 평가 항목들이다.

다음으로, 테스트 데이터를 읽어내는 과정에서 에러를 검출하여 평균 BER(L) 을 계산한다(S603). 여기에서, 평균 BER(L)은 테스트 데이터의 기록이 시작되는 섹터부터 계산하지 않고, 자기 헤드의 폴 팁이 충분히 팽창되는 섹터부터 BER을 계산하여 평균 연산된 값이다.

그리고, 컨트롤러(42)의 내부 카운터(도면에 미도시) i를 각각 1로 초기화시킨다(S604). 여기에서, 카운터 i는 섹터의 위치를 지시하기 위하여 사용된다.

다음으로, i번째 섹터부터 순서대로 P개의 섹터를 하나의 단위 묶음으로 BER(M)을 계산한다(S605). 여기에서, P 값을 크게 설정하면 PTP 제어 구간을 결정하는 테스트 시간을 단축시킬 수 있으나, PTP 특성에 따른 열등한 기록이 발생되지 않기 시작하는 섹터 위치를 정확하게 판정하기 어려운 단점이 있다. 반대로 P 값을 작게 설정하면 PTP 특성에 따른 열등한 기록이 발생되지 않기 시작하는 섹터 위치를 판정하는 정확도를 향상시킬 수 있으나, PTP 제어 구간을 결정하는 테스트 시간이 상대적으로 길어지는 단점이 있다. 따라서, P 값은 위와 같은 특성을 고려하여 결정되며, 본 발명에서는 일 예로서 P=10으로 설정하였다. 도 10은 P=10으로 설정된 경우의 10-섹터 단위 묶음으로 BER을 계산하는 것을 도식적으로 보여준다.

다음으로, i번째 섹터부터 P개 섹터 단위 묶음으로 계산된 BER(M)과 평균 BER(L)과의 차이가 임계값(TH)보다 작은지 여부를 판단한다(S606). 여기에서, 임계값(TH)은 디스크 드라이브에서 허용할 수 있는 PTP 크기의 편차에 대응되는 BER 값의 편차로 결정한다.

단계606(S606)의 판단 결과 i번째 섹터부터 P개 섹터 단위 묶음으로 계산된 BER(M)과 평균 BER(L)과의 차이가 임계값(TH)보다 작지 않은 경우에는, 카운터 i를 1 증가시킨 후에 단계605(S605)로 되돌아간다(S607).

만일, 단계606(S606)의 판단 결과 i번째 섹터부터 P개 섹터 단위 묶음으로 계산된 BER(M)과 평균 BER(L)과의 차이가 임계값(TH)보다 작은 경우에는, 테스트 데이터의 기록 시작 섹터부터 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치 바로 이전 위치까지의 구간 길이를 PTP 제어 구간(β)의 길이로 결정한다(S5608). 즉, (i-1) 섹터 길이를 PTP 제어 구간(β)의 길이로 결정한다. 경우에 따라서는 일정한 마진을 주어 카운터 i가 지시하는 값에 P값을 더한 섹터 길이를 PTP 제어 구간(β)의 길이로 결정할 수도 있다.

다음으로, PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기를 결정하는 프로세스를 단계512(S512) ~ 단계520(S520)에서 실행한다. 도 6에 도시된 단계512(S512) ~ 단계520(S520)은 이미 도 5에서 설명한 단계512(S512) ~ 단계520(S520)과 동일함으로 설명을 생략하기로 한다.

이와 같은 방법에 의하여 디스크 드라이브 별로 최적화된 PTP 제어 구간(β)의 길이 및 PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기를 결정할 수 있게 되었다.

컨트롤러(42)는 이와 같이 PTP 제어 구간(β)의 길이 및 PTP 제어신호의 오버슈트(α)의 크기를 이용하여 도 8에 도시된 바와 같은 PTP 제어신호의 궤적에 따라 PTP 제어 구간(β)에서 기록 시간의 경과에 따라 PTP 제어 값을 산출할 수 있다.

또한, 컨트롤러(42)는 이와 같이 산출된 PTP 제어 값에 따라 기록 전류의 오버슈트 크기를 가변시킨다. 일 예로서, PTP 제어 값을 기록 전류의 오버슈트 크기 로 결정할 수 있으며, 경우에 따라서는 PTP 제어 값에 일정 상수 값을 곱하여 기록 전류의 오버슈트 크기를 결정할 수도 있다.

도 9에 디스크 드라이브의 기록 전류의 파형을 도시하였다.

도 9에 도시된 바와 같이, 디스크에 기록된 데이터의 전환점에서 기록 전류는 날카로운 기립 형상을 보인다. 도 9에 있어서 기록 전류의 기립 성분을 오버슈트전류(Over Shoot Current ; OSC)라 한다.

기록 전류의 DC 성분(WC)은 자계의 세기를 보자력 근처에 유지시키는 역할을 하며, 오버슈트전류(OSC)는 기록 방향이 전환되는 위치에서 자계의 세기를 보자력 이상으로 끌어올리는 트리거로서의 역할을 하게 된다.

기록 동작에 있어서 PTP 특성에 가장 큰 영향을 주는 것은 오버슈트전류(OSC)가 된다. 그리고, 오버슈트전류(OSC)는 PTP 제어 구간(β)에서 PTP 제어신호의 크기에 따라서 가변된다.

도 5 및 도 6에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 기록 초기에 PTP 특성에 따른 기록 성능이 저하되는 구간을 정확하게 검출하여 PTP 제어 구간(β)의 길이를 결정하고, PTP 제어 구간(β)에서 기록 성능을 개선시키도록 PTP 제어신호의 오버슈트 크기를 결정함으로써, 기록 전류의 오버슈트를 정밀하게 제어할 수 있게 된다.

본 발명에 따르면 디스크 드라이브의 기록 전류의 오버슈트 크기를 제어하는 PTP 제어신호의 오버슈트 값과 PTP 제어 구간을 PTP 특성에 관련된 성능 평가를 실 행하여 정확하게 결정함으로써, 기록 초기의 기록 성능의 저하를 방지할 수 있으며, 또한 기록 전류의 오버슈트 크기의 정밀 제어에 따라 자기 헤드의 비행 높이를 목표 높이로 정밀하게 유지할 수 있는 효과가 발생된다.

즉, 본 발명에 따르면, 각 자기 헤드별로 기록 전류의 오버슈트 크기 및 오버슈트 제어 구간의 길이를 최적의 성능을 낼 수 있도록 결정함으로써 열등한 기록(Weak Write)과 같은 사용자 환경에서의 치명적인 데이터 오류의 발생을 억제하고, 전반적으로 하드디스크 드라이브의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 과도한 오버슈트전류(OSC)에 의한 헤드 수명의 단축 및 헤드 신뢰성의 저하를 개선하여 하드 디스크 드라이브의 수명 및 신뢰도를 개선할 수 있는 효과가 발생된다.

Claims

(a) 초기 설정된 기록 조건으로 테스트 데이터를 기록한 후 자기 헤드의 폴 팁 돌출(Pole Tip Protrusion; PTP) 특성에 관련된 성능 평가를 실행하여, 성능 평가 값이 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치를 검출하는 단계;

(b) 상기 테스트 데이터의 기록 시작 위치부터 상기 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치 바로 이전 위치까지의 구간 길이를 PTP 제어 구간의 길이로 결정하는 단계;

(c) 기록 전류의 오버슈트 크기를 결정하는 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 가변시키면서, 가변된 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 상기 결정된 PTP 제어 구간에 적용하여 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능을 평가하는 단계; 및

(d) 상기 단계(c)의 성능 평가 결과 상기 PTP 제어 구간에서의 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가 값이 상기 PTP 제어 구간 이외의 기록 위치에서의 성능 평가 값과 가장 유사하게 되는 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계(a)에 적용되는 초기 설정된 기록 전류의 오버슈트 크기는 상기 PTP 제어 구간 이외의 기록 위치에서 구해낸 최적화된 값으로 결정함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가 항목은 BER(Bit Error Rate)을 포함함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가 항목은 CSM(Channel Statistics Measurement)을 포함함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계(a)는

(a1) 디스크의 특정 영역에 초기 설정된 기록 전류로 테스트 데이터를 기록하는 단계;

(a2) 상기 테스트 데이터의 기록 시작 섹터 위치부터 데이터를 읽으면서 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능을 평가하는 단계; 및

(a3) 상기 성능 평가 값이 임계 규격을 만족하기 시작하는 섹터의 위치를 검출하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제5항에 있어서, 상기 임계 규격은 상기 기록 시작 섹터 위치부터 라이트 성능 저하가 예상되는 일정 섹터 구간 후부터 계산된 평균 BER(Bit Error Rate) 값과 상기 기록 시작 섹터 위치부터 계산된 BER 값의 차가 초기 설정된 임계값보다 작은 조건으로 결정함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제5항에 있어서, 상기 임계 규격은 상기 기록 시작 섹터 위치부터 라이트 성능 저하가 예상되는 일정 섹터 구간 후부터 계산된 평균 CSM(Channel Statistics Measurement) 값과 상기 기록 시작 섹터 위치부터 계산된 CSM 값의 차가 초기 설정된 임계값보다 작은 조건으로 결정함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제5항에 있어서, 상기 성능 평가 값이 상기 임계 규격 조건을 만족하기 시작하는 섹터 위치는 초기 설정된 복수 개의 섹터에서 연속하여 상기 임계 규격을 만족할 때 결정함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제5항에 있어서, 상기 단계(a2)는 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가를 1 섹터씩 증가시키면서 복수 개의 섹터 단위로 실행함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계(c)는

(c1) 상기 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 가변시키면서, 가변된 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 상기 결정된 PTP 제어 구간에 적용하여 기록 시간에 따른 PTP 제어 값을 생성시키는 단계;

(c2) 상기 PTP 제어 값에 상응하는 오버슈트 크기를 갖는 기록 전류로 테스트 데이터를 기록하는 단계; 및

(c3) 상기 PTP 제어 구간에서 테스트 데이터를 읽어내면서 상기 PTP 제어신호의 오버슈트 크기에 따른 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능을 평가하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 자기 기록 장치의 기록 전류 최적화 결정 방법.
제1항 내지 제10항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
정보를 저장하는 디스크;

상기 디스크를 자화시키거나 상기 디스크로부터 자계를 감지하는 자기 헤드;

기록 시작 부분부터 기록 시간의 경과에 상관없이 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능이 동등해지도록 상기 기록 전류의 오버슈트 크기를 결정하는 PTP 제어신호의 오버슈트 크기 및 PTP 제어 구간 길이를 결정하는 프로세스를 실행하는 컨트롤러; 및

데이터 라이트 모드에서 기록 시간에 따른 상기 PTP 제어신호의 값에 상응하는 오버슈트 크기를 갖는 기록 전류를 생성시켜 상기 자기 헤드에 공급하고, 데이터 리드 모드에서 상기 자기 헤드로부터 감지된 전기적인 신호를 증폭시키는 프리 앰프를 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
제12항에 있어서, 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가 항목은 BER(Bit Error Rate)을 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
제12항에 있어서, 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가 항목은 CSM(Channel Statistics Measurement)을 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
제12항에 있어서, 상기 컨트롤러는 초기 설정된 기록 조건으로 테스트 데이터를 기록한 후 자기 헤드의 폴 팁 돌출(Pole Tip Protrusion; PTP) 특성에 관련된 성능 평가를 실행하여, 성능 평가 값이 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치를 검출하는 제1프로세스, 상기 테스트 데이터의 기록 시작 위치부터 상기 임계 규격을 만족하기 시작하는 기록 위치 바로 이전 위치까지의 구간 길이를 PTP 제어 구간 길이로 결정하는 제2프로세스, 기록 전류의 오버슈트 크기를 결정하는 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 가변시키면서, 가변된 PTP 제어신호의 오버슈트 값을 상기 결정된 PTP 제어 구간에 적용하여 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능을 평가하는 제3프로세스 및 상기 제3프로세스의 성능 평가 결과 상기 PTP 제어 구간에서의 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가 값이 상기 PTP 제어 구간 이외의 기록 위치에서의 성능 평가 값과 가장 유사하게 되는 오버슈트 값을 결정하는 제4프로세스를 실행하는 하드웨어 및 소프트웨어를 포함함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
제15항에 있어서, 상기 성능 평가 값이 상기 임계 규격 조건을 만족하기 시작하는 섹터 위치는 초기 설정된 복수 개의 섹터에서 연속하여 상기 임계 규격을 만족할 때 결정함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.
제15항에 있어서, 상기 자기 헤드의 폴 팁 돌출 특성에 관련된 성능 평가는 1 섹터씩 증가시키면서 복수 개의 섹터 단위로 실행함을 특징으로 하는 디스크 드라이브.