KR100469512B1 - 자기 디스크 기억장치의 미세결함섹터 검출 방법 - Google Patents

Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:

자기 디스크 기억장치 디스크 면의 미세결함섹터 검출 방법

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:

사용자 환경에서 미세결함섹터에 의한 에러를 예방하고 한정된 짧은 시간내에 디스크면의 미세결함섹터 검출 방법을 제공함에 있다.

다. 그 발명의 해결방법의 요지:

디스크의 미세결함섹터 검출 방법에 있어서, 미세결함섹터들이 큰 결함섹터들의 인접에 대부분 존재한다는데 착안하여 종래 결함섹터 검출 방법으로 검출한 큰 결함의 부근을 집중적으로 다시 테스트하여 미세결함섹터들을 검출한다.

라. 발명의 중요한 용도:

디스크면의 미세결함섹터들을 찾는데 사용된다.

Description

자기 디스크 기억장치의 미세결함섹터 검출 방법

본 발명은 자기 디스크를 이용한 자기 디스크 기억장치의 제조 공정에 관한 것으로, 특히 일련의 제조공정중 자기 디스크면의 미세결함(defect)섹터를 검출하여 사용자 환경에서 사용하지 않게 하는 미세결함섹터 검출 방법에 관한 것이다.

컴퓨터시스템의 보조기억장치로 널리 사용되고 있는 대표적인 자기디스크 기억장치인 하드 디스크 드라이브(Hard Disk Drive: 이하 HDD라 칭함)는 도 1에서 도시된 바와 같은 일련의 제조공정절차를 거쳐 하나의 완성된 제품으로 출하된다.

도 1은 일반적인 HDD의 일련의 제조공정단계를 설명하기 위한 제조공정 흐름도를 도시한 것으로 크게 6단계로 구분된다. 도 1을 참조하면, 제조공정의 제1단계(Ⅰ)인 기구조립공정은 HDD의 기계파트인 HDA(Head Disk Assembly)를 조립하는 공정으로서 클린 룸(Clean Room)내에서 이루어진다. 제조공정의 제2단계(Ⅱ)인 서보라이트공정은 액츄에이터(actuator)의 서보(servo)제어를 위한 서보기록패턴을 디스크면에 기록하는 공정으로서 서보라이터(servo writer)에 의해 수행된다. 제조공정의 제3단계(Ⅲ)인 기능테스트공정(function test)은 HDA조립공정에서 만들어진 HDA와 PCBA조립공정(통상 HDA조립공정후 수행된다)에서 만들어진 PCBA를 결합시켜 행해지는 최초의 테스트로서 HDA와 PCBA가 정상적으로 매치(match)되어 동작하는지를 테스트한다. 이때 약 20분∼25분간의 기본 테스트를 특정 테스트 시스템과 결합하여 수행한다. 제조공정의 제4단계(Ⅳ)인 번-인(burn-in)공정은 HDD의 제조공정중 가장 긴 시간(통상 8시간 내지 16시간)이 소요되는 공정으로서 별도의 테스트 시스템없이 번인 룸(room)내의 래크(rack)상에서 자체 프로그램(펌웨어)으로 수행된다. 이러한 번인공정은 소비자가 HDD를 정상적으로 사용할 수 있도록 하기 위해 디스크상에 존재하는 결함(defect)부분을 미리 찾아내어 드라이브를 사용할 때 결함부분을 피해갈 수 있도록 선조치하는 공정을 말한다. 제조공정의 제5단계(Ⅵ)인 최종 테스트(final test)공정은 번인공정에서 통과한 HDD세트(set)가 정상적으로 결함처리 되었는가를 확인하기 위한 공정이다. 최종 테스트공정을 마친 HDD 세트는 제조공정의 제6단계인 출하검사공정, 포장 및 출하공정을 거쳐 하나의 완성된 제품으로 출하된다.

상술한 바와 같은 일련의 HDD 제조공정중 번인공정에서 실시하는 결함섹터(defect secter) 검출 테스트 방법을 설명하기로 한다. 디스크면의 결함섹터를 찾기 위하여 HDD의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로 컨트롤러는 액츄에이터의 자기 헤드를 오프트랙(off track)시키거나, 또는 리드/라이트 채널 파라미터(read/write channel parameter)값을 변경하는등 리드/라이트 채널등에 스트레스(stress)를 가해 가면서 디스크면의 전 영역에 대해 라이트/리드 테스트를 수행한다. 이러한 라이트/리드 테스트 과정에서 라이트/리드의 에러가 발생한 부분(결함이 발생한 부분)의 섹터(secter)가 검출된다. 결함이 발생한 섹터의 주소는 디스크 면 특정영역(메인터넌스 영역)의 결함리스트(defedt list)에 기록되고, 이후 사용자 환경에서 결함섹터의 주소를 액세스 하지 않음으로써 실제 사용자에게 무 결함상태의 HDD를 제공하게 된다.

그러나 상술한 바와같은 종래의 결함섹터 검출 테스트 과정에서는 결함 정도가 작아서 라이트/리드 에러를 잘 발생시키지 않는 미세결함(micro defect)들은 쉽게 검출되지 않는다. 이러한 미세결함들은 HDD가 오래 사용되어 열화되면 에러를 발생할 확률이 많아지는 문제점이 있었다. 또한 미세결함을 완벽하게 검출하기 위해 리드/라이트 채널등에 종래 라이트/리드 테스트 과정보다 더많은 스트레스를 주어 전영역을 테스트한다면 너무 많은 시간이 소요되는 등 생산수율이 낮아 생산단가가 크게 높아지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은 자기 디스크 기억장치의 제조공정중 미세결함섹터들을 검출하여 사용자 환경에서 미세결함섹터에 의한 에러를 예방할수 있는 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적은 한정된 짧은 시간내에 디스크상의 미세결함섹터들을 검출할수 있는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 디스크 면의 결함섹터 검출 과정에 있어서, 미세결함들이 큰 결함의 부근에 대부분 존재한다는데 착안하여 종래 결함섹터 검출 테스트로 찾은 결함섹터들의 근처를 집중적으로 다시 테스트하는 미세결함섹터 검출 테스트 과정을 추가함을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 동작을 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 일반적인 HDD의 블럭구성도로서, 2장의 디스크를 일예로 하는 HDD 블럭구성을 보여주고 있다. 도 2에서 디스크 10은 스핀들모터 44에 의해서 정속회전한다. 헤드 12는 디스크 10의 표면상에 위치하여 엑추에이터 34의 암 어셈블리(arm assembly) 14의 신장된 암의 전단에 설치된다. 전치증폭기 16은 데이터 독출시 헤드 12에 의해 픽업된 신호를 전치증폭하며, 데이터기록시에는 헤드 12를 통해 리드/라이트 채널회로(Read/Write Channel) 18로부터 인가되는 부호화된 기록데이터(Encoded Write Data)를 디스크 10에 기록 한다. 리드/라이트 채널회로 18은 전치 증폭기 16으로부터 인가되는 리드신호로부터 데이터 펄스를 검출하고 디코딩하여 DDC(Disk Data Controller) 20에 인가하며, DDC 20으로부터 인가되는 라이트 데이터를 코딩하여 전치증폭기 16에 인가한다. DDC 20은 호스트 컴퓨터와 마이크로 컨트롤러 26간과, 호스트 컴퓨터와 리드/라이트 채널회로 18간의 통신을 인터페이스한다. 마이크로 컨트롤러 26은 호스트 컴퓨터로부터 수신되는 리드 또는 라이트 명령에 응답하여 트랙탐색 및 트랙추종을 제어한다. VCM(Voice Coil Motor) 구동부 32는 마이크로 컨트롤러 26의 서보제어(헤드의 위치제어)에 대한 값을 D/A컨버터 30을 통해 받아 액츄에이터 34를 구동하기 위한 구동전류를 발생하여 액츄에이터 34의 VCM에 인가한다. 액츄에이터 34는 VCM구동부 32로부터 인가되는 구동전류의 방향 및 레벨에 대응하여 헤드 12들을 디스크 10상의 방사선 방향으로 이동시킨다. 모터 제어부 40은 마이크로 컨트롤러 26의 제어하에 디스크 10의 회전제어를 위한 제어값을 스핀들모터 구동부 42로 인가하고, 스핀들모터 구동부 42는 상기 제어값에 따라 스핀들모터 44를 구동하여 디스크 10들을 회전시킨다. A/D컨버터 22는 리드/라이트 채널회로 18을 통하여 인가되는 서보정보 중 버스트신호에 의거한 위치에러신호(Position Error Signal) PES를 디지털 변환하여 마이크로 컨트롤러 26으로 출력한다. 게이트 어레이 24는 리드/라이트에 필요한 각종 타이밍신호들을 발생하며 서보정보를 디코딩하여 마이크로 컨트롤러 26에 인가한다.

이러한 HDD에서 결함 검출 테스트시 마이크로 컨트롤러 26은 헤드 12를 오프트랙 서보제어하며 리드/라이트 채널회로 18를 통해 결함 테스트용 특정 데이터 패턴을 디스크 10상에 기록한다. 이후 마이크로 컨트롤러 26은 기록한 특정 데이터 패턴을 다시 읽어들여서 읽어들인 데이터와 기록한 데이터를 비교하여 에러가 발생하면 해당 섹터를 불량섹터로 처리하게 된다.

도 3은 종래 결함섹터 검출 테스트과정에서 검출된 결함섹터의 위치 예시도이다. 도 3을 보면, n-2, n-1, n 및 n+1은 실린더 번호를 나타내며 m-1, m 및 m+1은 섹터번호를 나타낸다. 그중에서 n번째 실린더의 m번째 섹터를 결함섹터로 예시하였다. 대부분의 미세결함들은 큰 결함의 부근에 존재한다. 따라서 결함섹터의 인접 섹터들인 n-1번째 실린더의 m번째 섹터와 n+1번째 실린더의 m번째 섹터가 일차적으로 미세결함일 가능성이 크다. 그러므로 본 발명에서는 n-1과 n+1번째 실린더의 각각 m번째 섹터들을 집중적으로 다시 테스트하는 방법을 설명하기로 한다.

이하 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세결함 검출 과정을 설명한다.

도 4는 종래 결함섹터 검출 테스트 과정에 본 발명의 일 실시예에 따른 미세결함섹터 검출 테스트 과정을 첨가한 처리 흐름도이다. 먼저 제1과정인 종래 결함섹터 검출 테스트 과정에서 결함섹터들을 가려낸다. 이후 제2과정인 미세결함섹터 검출 테스트 과정에서는 제1과정에서 검출한 결함섹터들의 인접 섹터들을 더 정밀하게 테스트 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 미세결함섹터 검출 테스트 과정은 종래 결함섹터 검출 테스트 과정 수행후 모든 결함섹터들이 검출된 직후에 실시된다. 그러나 미세결함섹터 검출 과정은 번인공정에서 결함 검출 테스트시 각각의 결함섹터를 검출함과 동시에 그 결함섹터에서 실시할 수도 있고 번인공정후 최종테스트공정등에서 실시할 수도 있다.

이하 미세결함 검출 테스트 단계의 상세한 설명을 한다. 도 5는 도 4중 미세결함섹터 검출 테스트 과정을 상세히 설명하기 위한 마이크로 콘트롤러의 제어흐름도이다. 도 5를 설명하면, 먼저 80단계에서 마이크로 컨트롤러 26은 디스크 10의 결함리스트에서 테스트할 결함섹터의 주소에 해당하는 실린더번호 n과 섹터번호 m을 선정한다. 이후 본 발명의 일 실시예에서는 상기 결함섹터의 인접 섹터들중 먼저 외주의 섹터를 테스트 한다. 먼저 82단계에서 마이크로 컨트롤러 26은 헤드 12를 n-1번째 실린더의 m번째 섹터로 위치시킨다. 이후 100부분은 미세결함 검출을 위해 절대치가 높은 오프트랙 스트레스로 서보제어가 실시되는 테스트 부분이다. 이를 상세히 보면, 102단계에서 마이크로 컨트롤러 26은 기준 오프트랙 스트레스보다 절대치가 높은 스트레스를 서보제어시 인가한다. 상기 기준 오프트랙 스트레스는 제1과정인 종래 결함섹터 검출 테스트시에 인가되는 오프트랙 스트레스를 뜻한다. 이후 마이크로 컨트롤러 26은 104단계에서 테스트용 특정 데이터 패턴을 현재 헤드가 위치하는 섹터(현재 n-1번째 실린더, m번째 섹터)에 라이트하고 리드한다. 106단계에서는 리드한 데이터를 라이트한 데이터와 비교하여 에러가 있으면 미세결함이 검출된 것으로 판단한다. 만약 미세결함이 검출되면 84단계에서 상기 미세결함이 발생된 섹터의 주소를 결함리스트에 추가로 기록하고 86단계로 진행한다. 86단계에서 마이크로 컨트롤러 26은 현재 실린더번호(현재 n-1번)와 최외주 실린더번호(0번)를 비교하여 최외주 실린더가 아니면 88단계로 진행한다. 88단계에서는 그다음 인접 섹터를 테스트하기 위해 헤드를 현재 실린더보다 한번호 낮은 실린더의 m번째 섹터로 위치시킨다. 이후 다시 102단계로 진행하여 상기의 단계들을 반복수행한다. 한편 상기 106단계에서 결함이 검출되지 않았거나 86단계에서 최외주 실린더까지 테스트되었다면 처음 설정된 결함섹터(n번째 실린더의 m번째 섹터)의 인접 섹터들중 외주의 인접 섹터들의 미세결함 검출 테스트가 종료된다. 이후 처음 설정한 결함섹터의 인접 섹터들중 내주의 인접 섹터들이 테스트 된다. 먼저 92단계에서 마이크로 컨트롤러 26은 헤드 12를 n+1번째 실린더의 m번째 섹터로 위치시킨다. 이후 110부분은 상기 100부분과 마찬가지로 미세결함 검출을 위해 절대치가 높은 오프트랙 스트레스로 서보제어가 실시되는 부분이다. 이를 상세히 보면, 112단계에서 마이크로 컨트롤러 26은 기준 오프트랙 스트레스보다 절대치가 높은 스트레스를 서보제어시 인가하여 114단계로 진행한다. 114단계에서는 테스트용 특정 데이터 패턴을 현재 헤드가 위치하는 섹터(현재 n+1번째 실린더, m번째 섹터)에 라이트하고 리드한다. 116단계에서는 리드한 데이터를 라이트한 데이터와 비교하여 에러가 있으면 미세결함이 검출된 것으로 판단한다. 만약 미세결함이 검출되면 94단계에서 상기 미세결함이 발생된 섹터의 주소를 결함리스트에 추가로 기록하고 96단계로 진행한다. 96단계에서 마이크로 컨트롤러 26은 현재 실린더번호(현재 n+1번)와 최내주 실린더번호를 비교하여 최내주 실린더가 아니면 98단계로 진행한다. 98단계에서는 그다음 인접 섹터를 테스트하기 위해 헤드를 현재 실린더보다 한번호 높은 실린더의 m번째 섹터로 위치시킨다. 이후 다시 112단계로 진행하여 상기의 단계들을 반복 수행한다. 한편 상기 116단계에서 결함이 검출되지 않았거나 96단계에서 최내주 실린더까지 테스트되었다면 처음 설정된 결함섹터(n번째 실린더의 m번째 섹터)의 인접 섹터들중 내주의 인접 섹터들의 미세결함섹터 검출 테스트가 종료된다. 이후 다음 결함섹터를 선정하여(도면에는 표시하지 않았음) 상기와 같은 과정을 반복 수행하여 미세결함섹터 검출 테스트를 하고 모든 결함섹터들에 대해 상기의 과정을 반복한다. 이로서 도 4의 종래 결함섹터 검출 테스트 제1과정에서 검출한 결함섹터들의 인접 섹터들에 대한 미세결함섹터 검출 테스트 제2과정이 종료 된다.

한편 도 5의 미세결함섹터 검출 테스트를 위해 마이크로 컨트롤러 26이 절대치가 높은 오프트랙 스트레스로 서보제어를 실시하여 테스트하는 부분인 100과 110부분은 보다 정밀한 미세결함섹터의 테스트를 위하여 오프트랙 스트레스외에 리드/라이트 채널 18등에 여러 가지 스트레스를 설정하여 테스트할 수도 있다.

도 6은 도 5중 미세결함섹터 검출 테스트시 스트레스 인가 부분에서 다른 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 6의 120부분은 도 5의 100과 110부분에 대응된다. 또한 120부분의 ⓐ, ⓑ, 및 ⓒ는 100과 110부분의 각 ⓐ, ⓑ 및 ⓒ와 대응된다. 도 6의 120부분을 설명하면, 122단계에서는 기준 오프트랙 스트레스보다 절대치가 높은 스트레스가 서보제어시 인가되어 124단계로 진행한다. 124단계에서 마이크로 컨트롤러 26은 테스트용 특정 데이터 패턴을 현재 헤드가 위치하는 섹터에 라이트하고 리드한다. 126단계에서는 리드한 데이터를 라이트한 데이터와 비교하여 에러가 있으면 미세결함이 검출된 것으로 판단한다. 만약 미세결함이 검출되지 않으면 132단계로 진행하여 현재 테스트하는 섹터를 보다 정밀하게 테스트하기 위하여 기준 비터비(viterbi) 임계치 스트레스보다 높은 스트레스를 리드/라이트 채널 18에 설정한다. 상기 기준 오프트랙 스트레스는 제1단계인 종래 결함 검출 테스트시에 인가되는 오프트랙 스트레스를 뜻한다. 이후 마이크로 컨트롤러 26은 134단계에서 테스트용 특정 데이터 패턴을 현재 헤드가 위치하는 섹터에 라이트하고 리드한다. 136단계에서는 리드한 데이터를 라이트한 데이터와 비교하여 에러가 있으면 미세결함이 검출된 것으로 판단한다.

상술한 바와 같이 상기 126단계와 136단계 모두에서 에러가 없을때에만 미세결함이 검출되지 않은 것으로 판단되기 때문에 보다 정밀하게 미세결함섹터 검출 테스트가 수행된다. 또한 상술한 것 외에 HDD의 특성에 따라 다르지만 다른 민감한 파라미터(parameter)를 리드/라이트 채널 18등에 선정하여 다시 추가로 테스트할 수도 있고 여러 종류의 스트레스를 병행하여 테스트할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 결함섹터 검출 테스트시 이미 검출한 큰 결함섹터들 근처를 집중적으로 재 테스트하므로 대부분 큰 결함섹터들의 인접에 분포하는 미세결함섹터들을 검출할 수 있어서 사용자 환경에서 미세결함섹터에 의한 에러를 예방할 수 있는 장점이 있다. 또한 디스크면중 미세결함섹터가 대부분 존재하는 영역만을 테스트하므로 모든 디스크면을 테스트하는것에 비해 보다 짧은 시간에 미세결함섹터를 검출할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 하드 디스크 드라이브의 일련의 제조공정단계를 설명하기 위한 제조공정 흐름도

도 2는 일반적인 하드 디스크 드라이브의 블럭구성도

도 3은 종래 결함섹터 검출 테스트 과정에서 검출된 결함섹터의 위치 예시도.

도 4는 종래 결함섹터 검출 테스트 과정에 본 발명의 일 실시예에 따른 미세결함섹터 검출 테스트 과정을 첨가한 처리 흐름도

도 5는 도 4중 미세결함섹터 검출 테스트 과정을 상세히 설명하기 위한 마이크로 콘트롤러의 제어흐름도

도 6은 도 5중 미세결함섹터 검출 테스트시 스트레스 인가부분에서 다른 일 실시예를 나타낸 도면

Claims (3)

1. 결함섹터들의 위치정보를 가지고 있는 자기 디스크 기억장치의 미세결함섹터 검출 방법에 있어서,

   상기 결함섹터와 서로 다른 실린더상에서 인접하고 있는 섹터에 상기 결함섹터를 검출하기위해 인가해 주던 스트레스보다 절대치가 큰 스트레스를 인가하여 미세결함섹터를 검출함을 특징으로하는 미세결함섹터 검출 방법.
2. 결함섹터들의 위치정보를 가지고 있는 자기 디스크 기억장치의 미세결함섹터 검출방법에 있어서,

   상기 결함섹터들의 인접 섹터들을 찾는 과정과,

   상기 결함섹터를 검출하기위해 인가해주던 스트레스보다 절대치가 큰 테스트용 스트레스를 설정하는 과정과,

   상기 결함섹터의 인접 섹터들에게 상기 테스트용 스트레스 상황하에서 라이트/리드 테스트를 수행하는 과정과,

   상기 라이트/리드 테스트시 에러가 발생된 섹터가 미세결함섹터로 처리하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 미세결함섹터 검출 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 결함섹터의 인접 섹터들의 테스트는 상기 결함섹터의 해당 실린더 번호보다 낮은 실린더 번호의 섹터들과 높은 실린더 번호의 섹터들로 나누어 수행되며, 먼저 어느 한 부분이 상기 결함섹터의 인접한 순서대로 결함이 검출되지 않은 섹터에 이를때까지 수행되고, 이후 다른 부분이 상기 결함섹터의 인접한 순서대로 결함이 검출되지 않은 섹터에 이를때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 미세결함섹터 검출 방법.

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