KR20030076084A - Apparatus for writing and reading data by using cantilever - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A device for writing and reading data using a cantilever is provided to have a unit for writing, reading, and storing data, and to selectively control writing and reading processes of the cantilever, thereby reducing power consumption and power line noise as improving operational speed. CONSTITUTION: A cantilever array(100) reads and writes data. A temporary storage device(200) stores the read and written data. An input/output device(300) outputs the written data or inputs the read data from the temporary storage device. A control device(400) selectively controls the cantilever array and the temporary storage device, respectively. Each cantilever has a local register for being applied with the written data from the temporary storage device and storing the applied data therein. The cantilever array comprises as follows. The cantilevers output a sensing voltage between dummy resistors by varying a resistance value of a piezo-resistor with the data. Comparators compare the output sensing voltage with a reference voltage, and output data signals.

Description

캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치{Apparatus for writing and reading data by using cantilever}Apparatus for writing and reading data by using cantilever}

본 발명은 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기록 및 판독 데이터를 저장하는 장치를 구비함으로써, 선택적으로 캔틸레버에서 기록 및 판독 수행과 입출력장치의 입출력을 조절하여 전력 소모 및 파워 라인 노이즈를 줄이고, 동작속도를 향상시킬 수 있는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치에 관한 것이다.The present invention relates to a data recording and reading device using a cantilever, and more particularly, to a device for storing write and read data, thereby selectively performing recording and reading in the cantilever and adjusting the input / output of the input / output device to reduce power consumption. The present invention relates to a data recording and reading device using a cantilever that can reduce power line noise and improve operating speed.

일반적으로, 원자력 현미경(AFM, Atomic Force Microscopy)은 마이크로 머시닝으로 제조된 캔틸레버(Cantilever)라고 불리는 작은 막대를 사용한다. 이 캔틸레버는 미세한 힘에 의해서도 아래위로 쉽게 휘어지도록 만들어졌고, 끝 부분에는 원자 몇 개 정도의 크기로 뾰족한 바늘이 달려 있다. 이 탐침을 시료 표면에 접근시키면, 탐침 끝의 원자와 시료표면의 원자 사이에 서로의 간격에 따라 끌어당기거나(인력) 밀치는 힘(척력)이 작용하며, 이 힘을 감지하는 장치이다.In general, atomic force microscopy (AFM) uses small rods called cantilever made by micromachining. The cantilever is designed to bend up and down easily, even by microscopic forces, and at the tip is a pointed needle about the size of a few atoms. When the probe approaches the surface of the sample, a force (pulling force) or a pushing force (repulsive force) is applied between the atoms at the tip of the probe and the atoms at the surface of the sample, and it is a device for sensing the force.

이 원자력 현미경의 원리는 현재, 나노-노광장치 및 데이터 저장장치등에도 적용되고 있다.The principle of this atomic force microscope is now being applied to nano-exposure devices and data storage devices.

원자력 현미경의 동작모드 중, 컨택 모드의 경우, 척력을 사용하는데, 그 힘의 크기는 1-10㎚정도로 아주 미세하지만 캔틸레버 역시 아주 민감하므로, 그 힘에 의해 휘어지게 된다.In the operating mode of the atomic force microscope, in the contact mode, repulsive force is used. The magnitude of the force is very small (about 1-10 nm), but the cantilever is also very sensitive, and thus is bent by the force.

이 캔틸레버가 아래위로 휘는 것을 측정하기 위하여 레이저 광선을 캔틸레버에 조사하고, 캔틸레버 윗면에서 반사된 광선의 각도를 포토다이오드를 사용하여 측정한다.In order to measure the bending of the cantilever up and down, a laser beam is irradiated to the cantilever, and the angle of the light reflected from the upper surface of the cantilever is measured using a photodiode.

그러나, 레이저와 포토다이오드를 이용한 감지 장치는 복잡하고, 정교한 장치를 필요로 하기 때문에, 캔틸레버에 저항성 센서를 집적하여 감지하는 장치를 사용하는 방법이 제안되었다.(US005266801A)However, since a detection device using a laser and a photodiode requires a complicated and sophisticated device, a method of using a device that integrates and detects a resistive sensor on a cantilever has been proposed (US005266801A).

이러한 압전저항성 센서를 내장한 캔틸레버 기술은 포토다이오드보다 제작이 용이하고, 간단하여 캔틸레버를 이용한 데이터 저장장치의 가능성을 열어 놓았다.The cantilever technology incorporating such piezo-resistive sensors is easier to manufacture and simpler than photodiodes, thus opening up the possibility of data storage using cantilevers.

대표적인 원자력 현미경 데이터 저장장치는 IBM에서 발표된 '밀리피드(Millipede)'가 있다. 이 밀리피드에서 '쓰기'동작은 원자력 현미경 팁에 내장되어 있는 저항성 히터를 이용하여 히터에서 발생한 열로 PMMA로 구성된 미디어에 오목하게 구멍(Indentation)을 내어 수행한다.A representative nuclear microscope data storage device is Milliped, announced by IBM. In this millifeed, the 'write' operation is performed by using a resistive heater embedded in the tip of the atomic force microscope to indent the media consisting of PMMA with heat generated by the heater.

이렇게 쓰여진 데이터는 캔틸레버의 팁으로 미디어를 스캔하면서 캔틸레버가휘는 정도를 압전 저항체를 통해 감지하여 '읽기'동작을 수행한다.The written data is scanned with the tip of the cantilever, and the piezo resistor detects the degree of cantilever deflection and performs a 'read' operation.

밀리피드의 경우, 쓰기와 읽기 동작속도를 향상시키기 위해서 캔틸레버를 병렬로 두는 경우 외에 특별하게 읽기 혹은 쓰기 동작에서 어떠한 장치와 방법이 사용될 것인지에 대해서는 제안된 바 없다.In the case of the millifeed, there is no suggestion on which device and method will be used in a special read or write operation, except for placing the cantilever in parallel to improve the write and read operations.

스캐닝 탐침 현미경(Scanning Probe Microscopy, SPM) 데이터 저장장치에서 데이터를 센싱하여 읽기 동작을 수행하고, 이와 반대로, 쓰기 동작을 수행하는 캔틸레버 어레이를 스캐닝 탐침 현미경 데이터 저장 헤드(이하 '캔틸레버 헤드'라 칭함.)라고 한다.Scanning Probe Microscopy (SPM) A cantilever array that senses data in a data storage device and performs a read operation, and vice versa, a scanning probe microscope data storage head (hereinafter referred to as a 'cantilever head'). ).

이와 같은 캔틸레버 헤드로 판독(Reading)/기록(Writing) 동작을 수행하기 위해, 종래 기술로 가능한 방법은 DRAM과 유사한 방법으로 판독/기록 동작을 수행하는 것인데, 병렬로 연결된 캔틸레버 어레이에서 몇 개 혹은 모든 캔틸레버를 선택하여 데이터를 동시에 판독(혹은 기록)을 한 다음, 이 데이터를 출력 버퍼(Buffer)를 통해 출력한 후, 다음 데이터 위치로 캔틸레버 헤드를 이동하는 방법이 있다.In order to perform a reading / writing operation with such a cantilever head, a conventional method is possible to perform a read / write operation in a manner similar to that of a DRAM. There is a method of selecting a cantilever to read (or write) data at the same time, outputting the data through an output buffer, and then moving the cantilever head to the next data position.

만약, 스캐닝 탐침 현미경 데이터 저장에서 32x32개의 캔틸레버 어레이를 갖는 캔틸레버 헤드의 예를 들어보자.Let's take an example of a cantilever head with an array of 32x32 cantilevers in scanning probe microscope data storage.

종래의 기술인 경우, DRAM과 유사하게 동작할 경우, 32x32개의 캔틸레버 어레이에서 k(1≤k≤1024)개의 캔틸레버가 선택되어 판독 동작을 수행되면, k개의 출력 버퍼로만 데이터가 출력된다.In the prior art, when operating similarly to DRAM, when k (1 ≦ k ≦ 1024) cantilevers are selected and performed a read operation in a 32 × 32 cantilever array, data is output only to k output buffers.

그러나, 만약 32x32(1024개)개의 캔틸레버 모두가 선택되어 판독 동작을 수행할 경우, 데이터 출력 버퍼 및 출력 패드를 1024개를 두어야 한다.However, if all 32x32 (1024) cantilevers are selected to perform a read operation, 1024 data output buffers and output pads should be placed.

더불어, 데이터를 기록하는 경우도 마찬가지이므로, 32x32개의 캔틸레버 헤드의 설계시 1024개의 입/출력 버퍼가 필요하다.In addition, since the data is recorded, the 1024 input / output buffers are required when designing 32x32 cantilever heads.

따라서, 종래의 캔틸레버를 이용한 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치는 캔틸레버가 어레이된 개수와 동일한 입/출력 버퍼가 필요하게 되어 회로 설계 마진이 줄어들고, 전력 소모 및 파워 라인 노이즈가 커지게 되는 문제점이 발생하였다.Therefore, a conventional data recording and reading device using a cantilever requires an input / output buffer equal to the number of cantilever arrays, thereby reducing circuit design margins and increasing power consumption and power line noise. It was.

아울러, 어레이된 캔틸레버들로 데이터를 동시에 읽은 후 다음 위치로 이동하고, 다시 센싱하는 시간동안 데이터를 판독 또는 기록 동작을 진행시킬 수 없게 되어 동작 속도가 현저하게 저하되었다.In addition, the data can be read simultaneously with the arrayed cantilevers, moved to the next position, and the reading or writing operation cannot be performed during the time of sensing again, and thus the operation speed is significantly reduced.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 센싱된 데이터와 기록을 위한 데이터를 저장시킨 후, 순차적으로 판독 및 기록을 수행할 수 있는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a data recording and reading apparatus using a cantilever that can be read and written sequentially after storing the sensed data and the data for recording, which are devised to solve the above problems. Its purpose is to.

본 발명의 다른 목적은 상기 캔틸레버 어레이와 저장장치를 각각 선택적으로 제어하여 자유롭게 입출력 장치를 설계하고, 이로서 전력 소모 및 파워 라인 노이즈를 줄일 수 있는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a data recording and reading device using a cantilever that can freely design an input / output device by selectively controlling the cantilever array and the storage device, respectively, thereby reducing power consumption and power line noise.

본 발명의 또 다른 목적은 데이터를 센싱하고 저장한 후, 다음 데이터로 이동하여 센싱할 때 센싱 데이터 신호를 출력하거나, 또는 기록을 수행할 때 다음 기록을 위한 데이터를 저장함으로써, 동작속도를 향상시킬 수 있는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to improve the operation speed by sensing and storing data, and then outputting a sensing data signal when sensing and moving to the next data, or storing data for the next recording when performing recording. It is an object of the present invention to provide a data recording and reading device using a cantilever.

상기한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 데이터를 기록(Reading)과 판독(Writing)하는 캔틸레버 어레이와;A preferred aspect for achieving the above objects of the present invention comprises: a cantilever array for reading and writing data;

상기 데이터를 저장하는 임시저장장치와;A temporary storage device for storing the data;

상기 임시저장장치의 기록 데이터를 출력하거나, 판독 데이터를 입력받는 입출력 장치로 이루어진 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치가 제공된다.There is provided a data recording and reading device using a cantilever composed of an input / output device for outputting recording data of the temporary storage device or receiving read data.

도 1은 본 발명에 따른 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a data recording and reading apparatus using a cantilever according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a data recording and reading apparatus using a cantilever according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 캔틸레버의 사시도이다.3 is a perspective view of a cantilever according to the present invention.

도 4는 본 발명에 따른 캔틸레버의 회로도이다.4 is a circuit diagram of a cantilever according to the present invention.

도 5는 본 발명에 따른 기준전압과 센싱전압을 비교하여 출력하는 비교기를 도시한 회로도이다.5 is a circuit diagram illustrating a comparator comparing and outputting a reference voltage and a sensing voltage according to the present invention.

도 6은 기준전압발생부와 출력완충부를 도시한 회로도이다.6 is a circuit diagram illustrating a reference voltage generator and an output buffer.

도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치에 인가되는 제어신호의 타이밍도이다.7A and 7B are timing diagrams of a control signal applied to a data recording and reading apparatus using a cantilever according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

20 : 실리콘 지지대 27 : 팁20: silicone support 27: tip

29 : 캔틸레버부 100 : 캔틸레버 어레이29: cantilever unit 100: cantilever array

101 : 캔틸레버 131,210,230 : 스위칭수단101: cantilever 131,210,230: switching means

130 : 로컬 레지스터 150 : 기준전압 발생부130: local register 150: reference voltage generator

160 : 출력완충부 161,171 : 비교기160: output buffer 161,171: comparator

181,182 : 인버터 200 : 임시저장장치181,182: inverter 200: temporary storage device

220 : 레지스터 300 : 입출력장치220: Register 300: I / O device

301 : 데이터 출력버퍼 400 : 제어장치301: data output buffer 400: control device

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치의 구성도로서, 데이터를 기록(Reading)과 판독(Writing)하는 캔틸레버 어레이(100)와; 상기 데이터를 저장하는 임시저장장치(200)와; 상기 임시저장장치(200)의 기록 데이터를 출력하거나, 판독 데이터를 입력받는 입출력 장치(300)와; 상기 캔틸레버 어레이(100)와 임시저장장치(200)를 각각 선택적으로 제어하는 제어장치(400)로 구성된다.1 is a block diagram of a data recording and reading apparatus using a cantilever according to the present invention, comprising: a cantilever array 100 for reading and writing data; A temporary storage device 200 for storing the data; An input / output device (300) for outputting write data of the temporary storage device (200) or receiving read data; Control device 400 for selectively controlling the cantilever array 100 and the temporary storage device 200, respectively.

도 2는 본 발명에 따른 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치의 회로도로서, 먼저, 캔틸레버 어레이(100)는 n X m ( 여기서, n은 1,2,3,...,n이고, m은 1,2,3,...,m이다)개의 캔틸레버가 어레이되어 있다.2 is a circuit diagram of a data recording and reading apparatus using a cantilever according to the present invention. First, the cantilever array 100 is n X m (where n is 1,2,3, ..., n, and m is 1,2,3, ..., m) cantilevers are arrayed.

이런 캔틸레버(101)는 도 3에 도시된 바와 같이, 하부로부터 부상되어 있으며, 선단에 팁(27)이 구비되어 있고, 팁(27)에서 감지된 휘어지는 힘에 의해 저항값이 가변되는 피에조 센서저항(R1)이 형성된 캔틸레버부(29)와; 상기 캔틸레버부(29)를 지지하며, 상기 피에조 센서저항(R1)과 전기적으로 연결된 더미저항(R2)이 형성된 실리콘 지지대(20)로 구성되어 있다.As shown in FIG. 3, the cantilever 101 is floated from the bottom, and the tip 27 is provided at the tip, and the piezoelectric sensor resistor whose resistance value is changed by the bending force detected by the tip 27. A cantilever portion 29 in which R1 is formed; The cantilever part 29 is supported, and is composed of a silicon support 20 having a dummy resistor R2 electrically connected to the piezo sensor resistor R1.

상기 피에조 센서저항(R1)과 연결된 전극(26)을 통하여 전원이 공급되고, 상기 피에조 센서저항(R1)은 전극라인(23)으로 더미저항(R2)의 연결부(25)와 전기적 연결되고, 더미저항(R2)은 전극(24)과 연결되어 그라운드와 연결된다.Power is supplied through the electrode 26 connected to the piezoelectric sensor resistor R1, and the piezoelectric sensor resistor R1 is electrically connected to the connection portion 25 of the dummy resistor R2 through the electrode line 23. The resistor R2 is connected to the electrode 24 to ground.

여기서, 상기 캔틸레버(101)는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 피에조 센서 저항(R1)의 일측 단자는 전원(Vcc)과 연결되고, 타측 단자는 더미저항(R2)의 일측 단자와 연결되며, 상기 더미저항의 타측 단자는 그라운드된 스위칭 수단(29)과 연결되어, 상기 피에조 센서 저항(R1)과 상기 더미저항(R2)의 사이의 'a'점에서 상기 데이터가 감지된 센싱전압(V2)이 출력된다.Here, the cantilever 101, as shown in Figure 4, one terminal of the piezo sensor resistor (R1) is connected to the power supply (Vcc), the other terminal is connected to one terminal of the dummy resistor (R2), The other terminal of the dummy resistor is connected to the grounding switching means 29, and the sensing voltage V2 at which the data is sensed at a point 'a' between the piezo sensor resistor R1 and the dummy resistor R2. Is output.

그리고, 상기 각 캔틸레버(101)의 피에조 센서 저항(R1)과 상기 더미저항(R2)의 사이의 'a'점에서 출력된 센싱전압(V2)은 기준전압 발생부(150)에서 출력된 기준전압과 비교하여 데이터 신호가 "1" 또는 "0"인지를 소정전압 또는 0전압으로 출력한다.(도 2, 도 5와 도 6 참조)In addition, the sensing voltage V2 output at the point 'a' between the piezoelectric sensor resistor R1 and the dummy resistor R2 of each cantilever 101 is a reference voltage output from the reference voltage generator 150. In comparison with, the data signal outputs whether the data signal is " 1 " or " 0 " at a predetermined voltage or zero voltage (see FIGS. 2, 5 and 6).

더불어, 상기 비교기(171)의 출력전압을 2개의 인버터(181,182)에서 2차례인버팅하여 왜곡되지 않은 소정전압 또는 0전압을 출력한다.(도 2와 도 5참조)In addition, the output voltage of the comparator 171 is inverted twice in two inverters 181 and 182 to output a predetermined or zero distortion voltage (see FIGS. 2 and 5).

전술된, 기준전압 발생부(150)는 도 6에 도시된 바와 같이, 전원(Vcc)과 제 3, 4 저항(R3,R4)이 직렬로 연결되어 있고, 상기 제 4 저항(R4)에 그라운드된 스위칭 수단(151)이 직렬로 연결되도록 구성되어, 캔틸레버의 팁이 미디어를 스캔할 때만 제어장치의 제어신호( PHI r)가 인가되어 상기 제 3, 4 저항(R3,R4)의 연결점 'b'에서 기준전압을 발생한다.As described above, the reference voltage generator 150 has a power supply Vcc and third and fourth resistors R 3 and R 4 connected in series, and the fourth resistor R 4 as shown in FIG. 6. Is connected to the switching means 151 connected in series, so that the control signal PHI r of the control device is applied only when the tip of the cantilever scans the media so that the third and fourth resistors R 3 and R 4 Generates reference voltage at connection point 'b'.

여기서, 기준전압 발생부(150)는 캔틸레버 어레이(100)에서 각 열(Row)당, 혹은 각 행(Column)당 1개 혹은 수개씩 자유롭게 배치할 수 있다.Here, the reference voltage generator 150 may be freely arranged in the cantilever array 100 by one or several per row or per column.

그리고, 상기 출력된 기준전압의 감쇠 및 변동을 방지하기 위하여 상기 기준전압 발생부(150)의 출력단에는 출력완충부(160)가 연결되어 있으며, 이 때, 기준 전압 발생부(150)의 출력 전압을 비교기(161)의 음 단자에서 입력받고, 궤환된 전압을 비교기(161)의 양 단자에서 입력받아 상기 비교기(161)는 기준전압(V1)을 출력한다.In addition, an output buffer unit 160 is connected to an output terminal of the reference voltage generator 150 to prevent attenuation and fluctuation of the output reference voltage. In this case, the output voltage of the reference voltage generator 150 is output. Is input from the negative terminal of the comparator 161, the feedback voltage is input from the positive terminal of the comparator 161, the comparator 161 outputs a reference voltage (V1).

그럼, 본 발명의 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치가 캔틸레버 어레이에 n X m개의 캔틸레버가 어레이되어 있을 경우, 첫 번째로, 데이터 판독동작에 대하여 알아보자.Then, when the data recording and reading apparatus using the cantilever of the present invention has n x m cantilevers arranged in the cantilever array, first, the data reading operation will be described.

이 때, 데이터를 판독하기 위하여, 1 내지 제 3 열의 캔틸레버들을 선택하고자 하면, 제어장치의 제어신호( PHI r, PHIa, PHI b, PHI w )는 제 1 내지 제 3 열의 캔틸레버들이 동작되도록 제어하고, 나머지 캔틸레버들을 제어신호가 인가되지않아서, 동작되질 않는다.At this time, in order to select the first to third columns of cantilevers to read data, the control signals PHI r, PHIa, PHI b, and PHI w of the control device control the operation of the first to third columns of cantilevers. The other cantilevers are not operated because no control signal is applied.

더 상세하게, 선택된 1 열 캔틸레버의 제 1 캔틸레버(101)에는 PHI r 제어신호가 인에이블되어 제 1 캔틸레버(101)는 데이터를 센싱하고, 상기 피에조 저항 센서(R1)와 더미저항(R2)의 사이에서는 센싱전압이 인출되어 비교기(171)로 인가된다.More specifically, the PHI r control signal is enabled in the first cantilever 101 of the selected one-column cantilever so that the first cantilever 101 senses data, and the piezo resistor sensor R1 and the dummy resistor R2 In between, the sensing voltage is drawn and applied to the comparator 171.

상기 비교기(171)는 PHI r 제어신호를 인가받아 기준전압 발생기(150)에서 출력한 기준전압과 센싱전압을 비교하여 데이터 신호가 "1" 또는 "0"인지를 소정전압 또는 0전압으로 출력한다.The comparator 171 receives the PHI r control signal, compares the reference voltage output from the reference voltage generator 150 with the sensing voltage, and outputs whether the data signal is “1” or “0” as a predetermined voltage or zero voltage. .

상기 비교기(171)의 출력은 PHIa 제어신호를 받은 임시저장장치(200)의 스위칭 수단(210)이 온(On)되면서, 임시저장장치(200)의 제 1 레지스터(220)에 저장된다.The output of the comparator 171 is stored in the first register 220 of the temporary storage device 200 while the switching means 210 of the temporary storage device 200 receiving the PHIa control signal is turned on.

이렇게, 제 1 내지 제 3 열의 캔틸레버들은 제어장치의 PHI r과 PHIa의 제어신호를 받아서, 데이터 센싱한 출력값을 임시저장장치(200)의 레지스터들에 저장한다.In this way, the cantilevers in the first to third columns receive control signals of PHI r and PHIa of the control device, and store the data sensed output values in registers of the temporary storage device 200.

저장이 종료되면, 제어장치에서는 PHI r과 PHIa의 제어신호의 인가를 중단하여, 캔틸레버 어레이에 불필요한 전류소모를 차단한다.When the storage is finished, the control device stops the application of the control signals of PHI r and PHIa to block unnecessary current consumption in the cantilever array.

이후, 캔틸레버 어레이는 다음 데이터가 있는 위치로 이동하여, 센싱하는 시간동안 제어장치에서는 임시저장장치(200)의 스위칭수단(230)에 PHI b 제어신호를 인가하여, 스위칭시켜 입출력장치(300)의 데이터 출력버퍼(301)로 출력하고, 상기 데이터 출력버퍼(301)는 핀(303)을 통하여 캔틸레버 어레이의 제 1열의 제 1 캔틸레버에서 센싱된 데이터 신호를 외부의 장치로 전달한다.Thereafter, the cantilever array moves to a position where the next data is located, and during the sensing time, the control device applies a PHI b control signal to the switching means 230 of the temporary storage device 200 and switches it to switch the input / output device 300. Output to the data output buffer 301, the data output buffer 301 transmits the data signal sensed in the first cantilever of the first column of the cantilever array through the pin 303 to an external device.

여기서, 스위칭수단(230)은 각 어레이된 캔틸레버와 대응되도록, 복수개로 구성하는 것이 바람직하며, 그리고, PHI b 제어신호 역시, 복수의 각 스위칭수단에 복수의 제어신호들( PHI 1b, PHI 2b, PHI 3b,..., PHI mb)이 인가되어 복수의 스위칭수단들을 순차적으로 인에이블시켜, 임시저장장치(200)의 레지스터들에 저장되어 있는 센싱된 데이터 신호를 입출력장치(300)로 출력하게 하는 것이 바람직하다.Here, the switching means 230 is preferably configured in a plurality, so as to correspond to each of the arrayed cantilever, and the PHI b control signal is also a plurality of control signals (PHI 1b, PHI 2b, PHI 3b, ..., PHI mb) are applied to sequentially enable the plurality of switching means to output the sensed data signal stored in the registers of the temporary storage device 200 to the input / output device 300. It is desirable to.

물론, 제어장치에서는 저장된 데이터 신호를 순차적으로 입출력장치에 전송되도록 또 다른 제어신호로 인가할 수 있다.Of course, the control device may apply the stored data signal as another control signal to be sequentially transmitted to the input / output device.

따라서, 본 발명에서는 종래의 캔틸레버의 개수와 동일하게 입출력장치를 설계할 필요가 없고, 설계자 자유롭게 입출력 장치를 설계할 수 있어, 전력 소모 및 파워 라인 노이즈를 줄일 수 있는 장점이 있다.Therefore, in the present invention, it is not necessary to design an input / output device in the same number as the conventional cantilever, and the designer can freely design the input / output device, thereby reducing power consumption and power line noise.

더불어, 데이터를 센싱하고 저장한 후, 다음 데이터로 이동하여 센싱할 때, 센싱 데이터 신호를 출력함으로써, 본 발명의 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치는 종래의 장치보다도 동작속도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, by sensing and storing data, and then sensing and moving to the next data, by outputting a sensing data signal, the data recording and reading device using the cantilever of the present invention can improve the operation speed compared to the conventional apparatus. There is this.

두 번째로, 본 발명의 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치에서 데이터 기록동작에 대하여 알아보자.Second, the data recording operation in the data recording and reading apparatus using the cantilever of the present invention will be described.

캔틸레버 어레이(100)가 데이터를 저장할 위치로 이동하는 동안, 임시저장장치(200)의 스위칭수단(230)을 제어신호로 인에이블시켜, 어레이된 캔틸레버 각각이 데이터를 기록시킬 수 있는 데이터 신호를 임시저장장치(200)의 복수의 레지스터에순차적으로 저장시킨다.While the cantilever array 100 moves to a location to store data, the switching means 230 of the temporary storage device 200 is enabled with a control signal, so that each of the arrayed cantilevers temporarily stores a data signal for recording data. The plurality of registers of the storage device 200 are sequentially stored.

데이터 신호가 복수의 레지스터에 다 저장이 되면, 캔틸레버 어레이(100)의 선택된 캔틸레버와 연결된 스위칭수단(210)을 인에이블시키도록, PHIa 제어신호를 스위칭수단(210)에 인가한다.When the data signal is stored in the plurality of registers, the PHIa control signal is applied to the switching means 210 to enable the switching means 210 connected to the selected cantilever of the cantilever array 100.

그리고, 선택된 캔틸레버의 로컬 레지스터(130)에 데이터 신호를 저장하고, 스위칭수단(131)에 PHIw 제어신호로 스위칭수단(131)을 스위칭시켜 로컬 레지스터(130)에 저장된 데이터를 선택된 캔틸레버로 기록한다.Then, the data signal is stored in the local register 130 of the selected cantilever, the switching means 131 is switched to the switching means 131 by the PHIw control signal, and the data stored in the local register 130 is recorded by the selected cantilever.

여기서, 상기 임시저장장치(200)에 저장된 데이터를 직접 해당 캔틸레버로 전송하여, 기록 동작을 수행할 수도 있다.Here, the data stored in the temporary storage device 200 may be directly transmitted to the corresponding cantilever to perform a recording operation.

그리고, 도 3에 도시된 바와 같이, 캔틸레버에 형성된 팁(27) 주위(36)에는 보론(Boron)을 낮게 도핑하여 팁을 히터로 사용하고, 캔틸레버부(29)에는 하이 도핑된 영역(35)을 형성하여 전기적 신호를 팁에 전달함으로서, 기록 동작을 수행할 수 있는 것이다.As shown in FIG. 3, boron is lowered around the tip 27 formed in the cantilever 36 to use the tip as a heater, and the cantilever portion 29 has a high doped region 35. By transmitting the electrical signal to the tip by forming a to be able to perform a recording operation.

도 7a와 도 7b는 본 발명에 따른 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치에 인가되는 제어신호의 타이밍도로서, 먼저, 도 7a에서 데이터 판독을 수행할 때, 캔틸레버 어레이에서 선택된 캔틸레버들이 스캐닝과 센싱을 하기 위한 PHI r 제어신호를 기준전압 발생기에 인가하고, 그 후, 임시저장장치의 레지스터들에 센싱된 데이터를 저장하기 위하여, 도 2에 도시된 스위칭수단(210)에 PHIa를 인가한다.7A and 7B are timing diagrams of a control signal applied to a data recording and reading apparatus using a cantilever according to the present invention. First, when performing data reading in FIG. 7A, cantilevers selected from the cantilever array perform scanning and sensing. The PHI r control signal is applied to the reference voltage generator, and then PHIa is applied to the switching means 210 shown in FIG. 2 in order to store the sensed data in the registers of the temporary storage device.

그 다음, 상기 임시저장장치의 레지스터들에 저장된 센싱된 데이터를 순차적으로 입출력장치로 전송하기 위하여, 스위칭수단(230)에 선택적인 복수의 제어신호들( PHI 1b, PHI 2b, PHI 3b,..., PHI mb)을 인가한다.Then, in order to sequentially transmit the sensed data stored in the registers of the temporary storage device to the input / output device, a plurality of control signals (PHI 1b, PHI 2b, PHI 3b, ..) , PHI mb) is applied.

이 때, PHI r 제어신호를 기준전압 발생기에 인가되어, 다음, 캔틸레버 어레이에서 선택된 캔틸레버들이 스캐닝과 센싱 동작을 수행하게 된다.At this time, the PHI r control signal is applied to the reference voltage generator, and then the cantilevers selected in the cantilever array perform scanning and sensing operations.

이로서, 본 발명의 입출력장치는 순차적으로 입력되는 센싱된 데이터를 출력함으로서, 종래의 캔틸레버의 개수와 동일하게 입출력장치를 설계할 필요가 없게 된다.As a result, the input / output device of the present invention outputs the sensed data sequentially input, thereby eliminating the need to design the input / output device in the same number as the conventional cantilever.

그리고, 도 7b에서 데이터 기록을 수행할 때, 입출력장치에서 기록을 위한 데이터를 입력받으면, 임시저장장치의 스위칭수단(230)에 선택적인 복수의 제어신호들( PHI 1b, PHI 2b, PHI 3b,..., PHI mb)을 순차적으로 인가하여, 임시저장장치의 레지스터들에 기록을 위한 데이터를 저장한다.In addition, when performing data recording in FIG. 7B, when data for recording is input from the input / output device, a plurality of control signals PHI 1b, PHI 2b, PHI 3b, which are selectively provided to the switching means 230 of the temporary storage device. ..., PHI mb) is sequentially applied to store data for writing in the registers of the temporary storage device.

그 후, 임시저장장치의 스위칭수단(210)에 PHI a 제어신호를 인가하여, 레지스터들에 저장된 기록을 위한 데이터를 어레이된 캔틸레버 각각에 연결된 로컬 레지스터에 저장시키고, 연이어, 스위칭수단(131)을 PHI w 제어신호로 스위칭시켜 캔틸레버가 데이터에 의하여 기록을 수행하도록 한다.Then, the PHI a control signal is applied to the switching means 210 of the temporary storage device to store data for writing stored in the registers in a local register connected to each of the arrayed cantilevers, and subsequently, the switching means 131 Switching to the PHI w control signal causes the cantilever to perform writing by data.

여기서, PHI w 제어신호에 의하여, 캔틸레버가 기록을 수행할 때, 다시 복수의 제어신호들( PHI 1b, PHI 2b, PHI 3b,..., PHI mb)을 순차적으로 스위칭수단(230)에 인가하여, 임시저장장치의 레지스터들에 기록을 위한 데이터를 저장한다.Here, when the cantilever performs recording by the PHI w control signal, the plurality of control signals PHI 1b, PHI 2b, PHI 3b,..., PHI mb are sequentially applied to the switching means 230. The data for writing is stored in the registers of the temporary storage device.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 종래의 캔틸레버의 개수와 동일하게 입출력장치를 설계할 필요가 없고, 설계자 자유롭게 입출력 장치를 설계할 수 있어, 전력 소모 및 파워 라인 노이즈를 줄일 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention does not need to design an input / output device equal to the number of conventional cantilevers, and the designer can freely design the input / output device, thereby reducing power consumption and power line noise.

더불어, 데이터를 센싱하고 저장한 후, 다음 데이터로 이동하여 센싱할 때, 센싱 데이터 신호를 출력함으로써, 동작속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, when sensing and storing data, and then moving to and sensing the next data, by outputting a sensing data signal, an operation speed can be improved.

본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the invention has been described in detail only with respect to specific examples, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims.

Claims (6)

데이터를 기록(Reading)과 판독(Writing)하는 캔틸레버 어레이와;A cantilever array for reading and writing data; 상기 데이터를 저장하는 임시저장장치와;A temporary storage device for storing the data; 상기 임시저장장치의 기록 데이터를 출력하거나, 판독 데이터를 입력받는 입출력 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치.And an output device for outputting the recording data of the temporary storage device or receiving the read data. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캔틸레버 어레이와 임시저장장치를 각각 선택적으로 제어하는 제어장치가 더 구비된 것을 특징으로 하는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치.And a control device for selectively controlling the cantilever array and the temporary storage device, respectively. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 데이터 기록을 위하여,To record data, 상기 어레이된 각각의 캔틸레버에는 상기 임시저장장치로부터 기록을 위한 데이터를 인가받아 저장시키기 위한 로컬 레지스터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치.And each of the arrayed cantilevers further comprises a local register for receiving and storing data for writing from the temporary storage device. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 캔틸레버 어레이에는 데이터 판독을 위하여,The cantilever array has a read data for 감지된 데이터로 피에조 센서저항(R1)의 저항값이 가변되어 더미저항(R2)의 사이로 센싱전압(V2)을 출력하는 복수의 캔틸레버들과;A plurality of cantilevers for varying a resistance value of the piezo sensor resistor R1 based on the sensed data and outputting a sensing voltage V2 between the dummy resistors R2; 상기 복수의 캔틸레버들 각각에서 출력된 센싱전압(V2)을 기준전압 발생부에서 출력된 기준전압(V1)과 비교하여 데이터 신호를 출력하는 비교기들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치.And a comparator for outputting a data signal by comparing the sensing voltage V2 output from each of the plurality of cantilevers with a reference voltage V1 output from a reference voltage generator. Reader. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 캔틸레버와 로컬 레지스터의 사이에는 제어장치의 제어신호( PHIw)에 의해 기록을 위한 데이터를 스위칭하기 위한 스위칭수단이 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치.And a switching means for switching data for recording by a control signal (PHIw) of a control device between the cantilever and the local register. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 임시저장장치에는,The temporary storage device, 상기 어레이된 캔틸레버 각각으로 판독 및 기록 데이터를 제어장치의 제어신호( PHI a)에 의해 스위칭하는 스위칭수단과;Switching means for switching read and write data to each of the arrayed cantilevers by a control signal PHI a of a control device; 상기 입출력장치로 판독 및 기록 데이터를 제어장치의 제어신호( PHI b)에 의해 스위칭하는 스위칭수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 캔틸레버를 이용한 데이터 기록 및 판독장치.And a switching means for switching the read and write data to the input / output device by a control signal (PHI b) of a control device.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0562261A (en) * 1991-08-30 1993-03-12 Canon Inc Recording and reproducing device and its method
JPH08249733A (en) * 1995-03-06 1996-09-27 Canon Inc Information processor
KR20030087832A (en) * 2002-05-10 2003-11-15 삼성전자주식회사 High-speed high-density data storage apparatus employing time-division-multiplexing type and method of recording information using the same and method of reproducing information using the same
KR20050023500A (en) * 2003-08-28 2005-03-10 엘지전자 주식회사 SPM nano data storage device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0562261A (en) * 1991-08-30 1993-03-12 Canon Inc Recording and reproducing device and its method
JPH08249733A (en) * 1995-03-06 1996-09-27 Canon Inc Information processor
KR20030087832A (en) * 2002-05-10 2003-11-15 삼성전자주식회사 High-speed high-density data storage apparatus employing time-division-multiplexing type and method of recording information using the same and method of reproducing information using the same
KR20050023500A (en) * 2003-08-28 2005-03-10 엘지전자 주식회사 SPM nano data storage device

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