하드 디스크 플래터
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1. 개요
하드 디스크 플래터는 데이터를 저장하는 데 사용되는 하드 디스크 드라이브(HDD)의 핵심 부품으로, 자기 기록 방식을 통해 정보를 저장한다. 수직 기록 방식(PMR)과 수평 기록 방식(LMR)이 있으며, PMR은 고밀도 데이터 저장이 가능하지만 노이즈 문제를 해결해야 한다. 플래터는 알루미늄, 유리 또는 세라믹 기판에 여러 층의 재료를 코팅하여 제작되며, 각 층은 특정 기능을 수행한다. 플래터의 자기 표면은 자기 영역으로 나뉘어 정보를 저장하며, 자기 디스크는 비휘발성, 대용량, 저렴한 비용 등의 장점을 가지지만, 외부 충격, 먼지, 자기장에 취약하다는 단점이 있다. 하드 디스크 드라이브, 플로피 디스크, 광자기 디스크(MO) 등 다양한 종류가 있다.
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| 하드 디스크 플래터 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 자기 디스크 |
| 용도 | 하드 디스크 드라이브 |
| 재질 | 알루미늄 또는 유리 기판 |
| 코팅 | 강자성 박막 |
| 형태 | 원형 디스크 |
| 기능 | |
| 역할 | 하드 디스크에서 데이터를 저장하는 매체 |
| 구조 및 특징 | |
| 표면 | 데이터를 기록하고 읽을 수 있는 표면을 가짐 |
| 트랙 | 데이터가 저장되는 동심원 형태의 경로 |
| 섹터 | 트랙을 분할한 데이터 저장의 기본 단위 |
| 강자성 박막 | 데이터를 자기적으로 기록하는 데 사용되는 얇은 막 |
| 스퍼터링 | 코팅에 사용되는 기술 |
| 화학 기상 증착 (CVD) | 코팅에 사용되는 기술 |
| 표면 처리 | 윤활 처리 및 보호막 코팅으로 헤드 충돌 방지 |
| 추가 정보 | |
| 중요성 | 하드 디스크 드라이브의 성능과 신뢰성에 중요한 영향 |
| 발전 | 저장 밀도를 높이기 위한 지속적인 기술 발전 |
2. 기록 방식
자기 디스크의 기록 방식은 크게 수직 기록 방식(PMR)과 수평 기록 방식(LMR)으로 나뉜다. 자기 헤드는 자기 디스크에 정보를 읽고 쓰는 부품이다. 자기 디스크는 자성을 띤 미세한 금속(자성체)을 원형 판(디스크)에 도포하거나 증착하여 만든 자성층을 이용해 정보를 기록한다.[26] 자기 디스크 기재 표면은 자성층 아래에 하부 재료나 중간 재료, 자성층 위에는 보호층 등이 있는 다층 구조를 이룬다. 고밀도 기록 제품에서는 자기 헤드와 자기 디스크 간 간격 유지가 중요하며, 표면이 평평하고 휘거나 굽힘이 없어야 한다.
포맷을 통해 섹터를 구분하는 임의 접근 방식이 일반적이지만, 퀵 디스크처럼 순차 접근 방식을 사용한 경우도 있었다. 초기 디지털 카메라 중에는 아날로그 기록 방식을 사용하는 경우도 있었지만[26], 21세기 현재에는 모두 디지털 기록 방식을 사용한다.
2. 1. 수직 기록 방식 (PMR)
수직 기록 방식(Perpendicular Magnetic Recording, PMR)은 자기 입자들을 플래터 표면에 수직 방향으로 배열하여 데이터 밀도를 높이는 기술이다. 이 방식을 사용하면 작은 면적으로도 더 많은 데이터를 저장할 수 있고, 오랜 시간이 지나도 자성이 안정되어 수명이 길다는 장점이 있다.하지만 수직으로 데이터를 기록할 때 생기는 자화 전이점(磁化 轉移點) 노이즈와 스파이크 노이즈를 해결해야 하는 과제가 있다. 이를 위해 단자극형(single-pole type) 기록 헤드를 사용하여 자기 기록층에 수직인 자계를 인가하여 기록하는데, 이 때문에 헤드 구조가 더 복잡해지는 단점이 있다.
2. 2. 수평 기록 방식 (LMR)
수평 기록 방식(Longitudinal Magnetic Recording, LMR)은 수직 기록 방식이 개발되기 이전에 사용하던 방식이다. 이 기록 방식은 데이터를 저장하는 자기 입자들을 수평으로 배열하므로 만들기 쉽지만, 데이터 밀도가 낮아 대용량을 실현하기 어렵다는 단점이 있다.3. 구조 및 제조
하드 디스크 플래터는 여러 층의 재료로 구성되어 있으며, 각 층은 특정 기능을 수행한다. 자기 디스크의 기판은 일반적으로 알루미늄, 유리, 또는 세라믹을 사용한다.[13] 디스크 제조 과정에서 얇은 코팅이 기판 양쪽에 증착되는데, 주로 마그네트론 스퍼터 증착이라고 하는 진공 증착 공정을 사용한다. 이 코팅은 다양한 금속(주로 비자성) 합금으로 구성된 복잡한 다층 구조를 가지며, 위에 있는 실제 자기 매체층(정보 비트를 저장하는 필름)의 결정학적 배향과 입자 크기를 제어하도록 최적화되어 있다. 그 위에 보호 탄소 기반 오버코트가 동일한 스퍼터링 공정으로 증착된다.
플래터는 씨앗층, 코발트와 철을 포함할 수 있는 연자성 언더 레이어(SUL)[16][17], 니켈 산화물, 니켈-망간 또는 철-망간 합금으로 만들어진 반강자성(A-FM)층,[18] 루테늄으로 만들어진 중간층[18] 및 산화물을 포함하는 코발트-크롬-팔라듐 합금층과 같은 여러 층의 재료를 포함한다.[8] 후처리 과정에서 나노미터 두께의 폴리머 윤활층을 디스크를 용액에 담가 스퍼터링된 구조 위에 증착한 후, 디스크는 작은 결함을 제거하기 위해 다양한 공정으로 연마된다. 그리고 남아 있는 거친 부분이나 기타 결함이 없는지 확인하기 위해 비행 헤드의 특수 센서로 확인한다. 하드 디스크 드라이브에서 하드 드라이브 헤드는 데이터를 읽거나 쓰기 위해 회전하는 플래터 표면 위를 비행하며 반경 방향으로 움직인다. 극도의 매끄러움, 내구성 및 완벽한 마감은 하드 디스크 플래터의 필수적인 특성이다.
자성을 띠는 성질을 가진 미세한 금속(자성체)을 원형 판(디스크)에 도포하거나, 또는 증착하여 자성층을 만들고, 전자석에서 발하는 자속으로 이 자성층 내의 자성체를 자화하여 정보를 기록한다. 이 기록의 읽기 및 쓰기를 수행하는 부품을 자기 헤드라고 한다. 자기 디스크의 기재 표면은 자성층 아래에 하부 재료나 중간 재료, 자성층 위에는 보호층 등이 도포 또는 증착되어 다층 구조를 이룬다. 고밀도 기록 제품에서 정상적인 읽기 및 쓰기 동작을 수행하려면 자기 헤드와 자기 디스크 간의 적절한 간극 유지가 중요하며, 자기 디스크 표면의 평활성과 휨 또는 굽힘이 없는 것이 요구된다.
1991년 2월, Areal Technology는 유리 기판을 사용한 최초의 하드 드라이브인 MD-2060을 출시했다.[19][20][21] 도시바는 1991년 4월 MK1122FC로 이를 따랐다.[19][22] 2000년경, 다른 하드 드라이브 제조업체들은 유리 플래터로 전환하기 시작했다.[23][24][25]
2005-06년에는 하드 디스크 드라이브와 자기 디스크/미디어 기술에 큰 변화가 시작되었는데, 수직 기록 방식이 도입되었다.
3. 1. 플래터 재료
플래터는 주로 알루미늄, 유리, 세라믹 기판을 사용하여 만들어진다.[13] 노트북 하드 드라이브 플래터는 유리로 만들어지고, 알루미늄 플래터는 데스크톱 컴퓨터에서 흔히 사용된다.[14][15] 디스크 제조 과정에서 얇은 코팅이 기판 양쪽에 증착되는데, 주로 마그네트론 스퍼터 증착이라고 하는 진공 증착 공정을 사용한다. 이 코팅은 다양한 금속(주로 비자성) 합금으로 구성된 복잡한 다층 구조를 가지며, 위에 있는 실제 자기 매체층(정보 비트를 저장하는 필름)의 결정학적 배향과 입자 크기를 제어하도록 최적화되어 있다. 그 위에 보호 탄소 기반 오버코트가 동일한 스퍼터링 공정으로 증착된다.플래터는 씨앗층, 코발트와 철을 포함할 수 있는 연자성 언더 레이어(SUL)[16][17], 니켈 산화물, 니켈-망간 또는 철-망간 합금으로 만들어진 반강자성(A-FM)층,[18] 루테늄으로 만들어진 중간층,[18] 산화물을 포함하는 코발트-크롬-팔라듐 합금층 등 여러 층의 재료를 포함한다.[8]
1991년 2월, Areal Technology는 이전 하드 드라이브에서 사용된 알루미늄 합금을 대체하는 유리 기판을 사용한 최초의 하드 드라이브인 MD-2060을 출시했다. 이 제품은 원래 노트북을 위해 설계되었으며, 유리 기판의 더 큰 충격 저항성이 더 적합했다.[19][20][21] 도시바는 1991년 4월 MK1122FC로 이를 따랐다.[19][22] 2000년경, 다른 하드 드라이브 제조업체들은 알루미늄에서 유리 플래터로 전환하기 시작했는데, 유리 플래터가 알루미늄 플래터보다 몇 가지 장점을 가지고 있기 때문이다.[23][24][25]
3. 2. 다층 구조
플래터는 알루미늄, 유리 또는 세라믹 기판을 사용하여 만들어진다.[13] 디스크 제조 과정에서 기판 양쪽에 얇은 코팅이 증착되는데, 주로 마그네트론 스퍼터 증착이라고 하는 진공 증착 공정을 사용한다.[13] 이 코팅은 복잡한 다층 구조를 가지며, 위에 있는 자기 매체층(정보 비트를 저장하는 필름)의 결정학적 배향과 입자 크기를 제어하도록 최적화되어 있다.[13]그 위에 보호 탄소 기반 오버코트가 동일한 스퍼터링 공정으로 증착된다.[13] 플래터는 씨앗층, 코발트와 철을 포함할 수 있는 연자성 언더 레이어(SUL),[16][17] 니켈 산화물, 니켈-망간 또는 철-망간 합금으로 만들어진 반강자성(A-FM)층,[18] 루테늄으로 만들어진 중간층,[18] 산화물을 포함하는 코발트-크롬-팔라듐 합금층[8] 등 여러 층의 재료를 포함한다. 후처리 과정에서 나노미터 두께의 폴리머 윤활층이 디스크를 용액에 담가 스퍼터링된 구조 위에 증착된다.
자기 디스크의 기재 표면은 자성층 아래에 하부 재료나 중간 재료, 자성층 위에는 보호층 등이 도포 또는 증착되어 다층 구조를 이룬다.
3. 3. 자기 영역
플래터의 자기 표면은 매우 작은, 서브 마이크로미터 크기의 자기 영역들로 나뉘어 있다. 각 영역은 이진 정보 단위 하나를 나타낸다. 2006년 기준으로 일반적인 하드 디스크 플래터의 자기 영역은 너비(플래터 반경 방향)가 약 200–250 나노미터이고, 다운트랙 방향(플래터 원주 방향)으로는 약 25–30 나노미터까지 확장된다. 이는 디스크 면적 1제곱인치당 약 1,000억 비트(15.5 Gbit/cm2)에 해당한다.오늘날의 하드 드라이브에서 각 자기 영역은 수백 개의 자기 입자로 구성되며, 이 입자들이 자화되어 데이터를 저장한다. 각 자기 영역은 전체적으로 자화를 가진다. 주요 '자기 매체' 층의 재료는 일반적으로 코발트 기반 합금이다.
연속적인 자기 재료 대신 자기 입자를 사용하는 이유는 자기 영역에 필요한 공간을 줄이기 위해서이다. 연속적인 자기 재료에서는 '네엘 스파이크'라는 현상이 발생하는데, 이는 반대 자화의 스파이크들이 서로의 자기장을 상쇄시키는 문제를 일으킨다. 영역 경계에서 자화 전환은 네엘 스파이크의 길이에 걸쳐 발생하며, 이를 전환 폭이라고 한다.
입상 매체는 입자들이 각각 단일 자기 도메인을 가지기 때문에(실제로는 항상 그렇지는 않음) 이 문제를 해결하는 데 도움이 된다. 즉, 자기 도메인이 스파이크를 형성하기 위해 커지거나 작아질 수 없으므로 전환 폭은 입자 직경의 크기가 된다. 따라서 하드 드라이브 개발은 입자 크기 감소에 집중되었다.[11][12]
입상 매체는 수직 또는 수평 자기 기록이 사용되는지에 따라 방향이 결정된다.[9] 정렬된 입상 매체는 기존의 입상 매체보다 높은 저장 밀도를 허용할 수 있으며, 비트 패턴 매체는 저장 밀도에서 정렬된 입상 매체를 이어갈 수 있다.[10]
3. 4. 입상 매체
연속적인 자기 매체 대신 입상 매체를 사용하면 네엘 스파이크 형성을 줄여 전환 폭을 줄일 수 있다. 네엘 스파이크는 반대 자화를 가진 스파이크로, 막대 자석이 반대 방향으로 정렬되는 것과 같은 이유로 형성된다. 이러한 스파이크는 서로의 자기장을 상쇄시키기 때문에 문제가 된다. 따라서 영역 경계에서 한 자화에서 다른 자화로의 전환은 네엘 스파이크의 길이에 걸쳐 발생하며, 이를 전환 폭이라고 한다.[9]
입상 매체의 정렬 방향은 수직 기록 방식 또는 수평 기록 방식에 따라 결정된다. 입자는 각 입자가 이론적으로 단일 자기 도메인이므로(실제로는 항상 그런 것은 아니지만) 이 문제를 해결하는 데 도움이 된다. 즉, 자기 도메인이 스파이크를 형성하기 위해 커지거나 축소될 수 없으므로 전환 폭은 입자 직경의 크기가 된다. 따라서 하드 드라이브의 많은 개발은 입자 크기 감소에 집중되었다.[11][12] 정렬된 입상 매체는 기존의 입상 매체보다 높은 저장 밀도를 허용할 수 있으며, 비트 패턴 매체는 저장 밀도에서 정렬된 입상 매체를 이어갈 수 있다.[10]
4. 장점 및 단점
자기 디스크는 비휘발성이고 대용량 데이터를 저장할 수 있으며 비용이 저렴하다는 장점이 있다. 하지만 외부 자기장, 먼지, 충격 등에 취약하다는 단점이 있다.
4. 1. 단점
자기 디스크는 자기, 먼지나 오염, 진동이나 충격에 취약하다. 정보를 기록할 때 자기를 사용하기 때문에 외부에서 자석 등에서 발생하는 강한 자계를 받으면 디스크가 유지하는 자계가 변화하여 기억 정보가 파괴된다. 다만, 일상적으로 사용하는 정도의 일반적인 자계에서는 밀착시키지 않는 한 디스크의 자계를 변화시킬 수 없다.또한, 정보를 기록하고 있는 디스크 면에 흠집이 생기면 디스크 표면의 자성체가 벗겨지거나 자성이 변화한다. 이 때문에 먼지나 오염의 부착, 진동이나 충격에 대해 매우 약하다.[27]
- 먼지나 오염이 기록면에 부착되면 자기 헤드를 정상적인 높이로 유지할 수 없게 되어 정상적으로 읽고 쓰기가 불가능해진다. 또한 먼지나 오염으로 인해 헤드가 튀어 올라 직접 또는 간접적으로 기록면에 흠집을 내어 넓은 범위에 걸쳐 읽고 쓰기가 불가능해지는 경우가 있다.
- 하드 디스크 드라이브와 같이 자기 헤드가 디스크에 접촉하지 않는 구조의 자기 디스크는, 읽고 쓰기 동작 중이나 정지/보관 중에 진동이 가해지면, 가속도의 크고 작음과 발생 상황에 따라 자기 헤드가 기록면에 접촉(헤드 크래시)하여 부분적으로 읽고 쓰기가 불가능해질 수 있다. 심한 경우에는 자기 디스크가 변형되어 모든 기록 정보를 읽을 수 없는, 완전히 파괴되는 상태가 될 수 있다.
자기 디스크는 디스크형 기록 매체의 일종이며 기계적으로 디스크를 회전시키는 구조상, 읽기에서 신뢰성이 낮고 시간이 걸린다는 결점이 있다.
5. 종류
자기 디스크는 다양한 종류와 규격으로 제공된다. 크게 장치에서 기억 매체를 분리할 수 있는 유형과 없는 유형으로 나눌 수 있다.
5. 1. 장치에서 기억 매체를 분리할 수 없는 유형
하드 디스크는 자기 디스크 장치의 일종이다.5. 2. 장치에서 기억 매체를 분리할 수 있는 유형
6. 광자기 디스크 (MO)
자기 디스크와 유사한 기술로 광자기 디스크가 있다. 광자기 디스크는 기록 및 읽기에 자성뿐만 아니라 레이저 광선에 의한 가열을 사용한다.[26]
참조
[1]
웹사이트
What is a Platter? - Definition from Techopedia
https://www.techoped[...]
2023
[2]
학술지
Amorphous carbon overcoat for thin-film disk
https://www.scienced[...]
2003
[3]
PDF
https://escholarship[...]
2024-08
[4]
PDF
https://www.fujitsu.[...]
2024-08
[5]
학술지
Silicon nitride overcoats for thin film magnetic recording media
https://ieeexplore.i[...]
1991
[6]
웹사이트
Protecting Future Hard Drives
https://phys.org/new[...]
[7]
학술지
Coverage and properties of a-SiNx hard disk overcoat
https://pubs.aip.org[...]
2003
[8]
학술지
Graphene overcoats for ultra-high storage density magnetic media
2021
[9]
서적
Handbook of Magnetic Materials
https://books.google[...]
Elsevier
2012
[10]
웹사이트
Seagate's Roadmap: The Path to 120 TB Hard Drives
https://www.anandtec[...]
[11]
서적
Particulate and Granular Magnetism: Nanoparticles and Thin Films
https://books.google[...]
Oxford University Press
2024-02-20
[12]
서적
Developments in Data Storage: Materials Perspective
https://books.google[...]
John Wiley & Sons
2011-11-08
[13]
서적
High Performance Computing: Modern Systems and Practices
https://books.google[...]
Morgan Kaufmann
2017-12-05
[14]
뉴스
How to Destroy a Hard Drive—Permanently
http://www.scientifi[...]
Corinne Iozzio
2015
[15]
뉴스
Testing the limits of hard disk recovery
http://news.bbc.co.u[...]
Darren Waters
2007
[16]
웹사이트
Soft magnetic underlayer having high temperature robustness for high areal density perpendicular recording media
https://patents.goog[...]
[17]
웹사이트
Soft magnetic underlayer (SUL) for perpendicular recording medium
https://patents.goog[...]
[18]
서적
Developments in Data Storage: Materials Perspective
https://books.google[...]
John Wiley & Sons
2011-10-11
[19]
학술지
New products, new energy in the storage industry
https://link.gale.co[...]
Endeavor Business Media
1991-09
[20]
학술지
Small Hard Disk Drive for Notebooks Uses Only One Platter, Two Heads
https://books.google[...]
IDG Publications
1990-11-26
[21]
학술지
New for PC: Disctec 60MB laptop drives
https://link.gale.co[...]
The Washington Post Company
1991-02-27
[22]
학술지
Drive heights hover around 1 inch; reports also emerge of 1.78-in.-wide prototypes
https://link.gale.co[...]
UBM Canon
1990-12-13
[23]
문서
Platter Substrate Materials
http://www.pcguide.c[...]
[24]
뉴스
Glass Becoming Viable for Hard Drives
https://books.google[...]
InfoWorld
1989-03-13
[25]
문서
Hard Disk Platters (Disks)
http://alasir.com/bo[...]
1998
[26]
문서
アナログ記録方式の磁気ディスクとは、[[電子スチルビデオカメラ]]であるソニーの「マビカ」である。
[27]
웹사이트
ハードディスク、物理損傷の原因とそのメカニズム
https://www.logitec.[...]
Logitec
2023-09-19
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