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 HDD기록방식의
변천사
현재 하드디스크에서 사용하는 헤드방식은 MR헤드라고 불리우는 Magnetic-Resistive방식의 헤드이다. 이방식은 IBM에 의해 1991년 개발된 기술로, 현재 하드디스크도 이
MR헤드에 기초한 방식을 사용하고 있다.
MR헤드가 크게 언급되는 이유는 MR헤드가 개발되면서 HDD의 저장용량과 성능이
기하급수적으로 증가하기 시작했기 때문이다. 5.25인치 혹은 3.5인치의 플래터 안에 다량의 정보를 넣어두려면 그 밀도가
높아야 하고, 밀도가 높으려면 읽고 쓰는 헤드가 아주 작아야 한다. MR헤드는 그러한 밀도를 높이는데 결정적으로 기여한
방식이다.
소형화에 결정적으로 기여한 박막헤드
출처 : pcguide.com
HDD의 헤드는 전자유도의 원리에 근거하고 있다. 즉, 움직이는 자석의 곁에 코일을
놓아두면 전압이 발생하는원리이다. 이로한 방식으로 초기 대형냉장고 만한 크기의 HDD를 소형으로 제작할 수 있었던 결정적
계기는 1980년대 헤드의 코일을 박막형성기술로 제조하는 박막헤드가 개발되면서부터이다.
박막헤드 (Thin Film Head)는 헤드의 크기를 비약적으로 적게 하면서 동시에
충분한 전압을 얻는데 성공하면서 밀도가 상승해 HDD의 크기를 줄이는데 결정적으로 기여함은 물론, 기록용량을 배가시키기에
충분했다. 이로서, 현재의 HDD같은 형태의 저장장치가 등장하기에 이른다.
본격적인 PC시대와 함께하는 MR헤드
1990년대는 폭팔적인 PC산업의 성장으로 PC산업 자체가 상당한 전성기에
있던 시절로, IBM-AT시절부터 HDD의 장착이 일반화되면서, HDD의 시장도 PC대수만큼 폭발적으로 증가하기 시작했다. 이러한
HDD의 시장 확대에 기름을 부은 것은, 1991년 IBM이 MR헤드방식을 개발하면서 하드디스크 용량이
획기적으로 발전하면서 부터이다.
현재 HDD헤드의 모태인 MR 헤드. 출처 : wikipedia.org
기존의 박막헤드가 반도체 제조기술을 응용해 개발한 헤드에 얇은 박막을 씌워 전자기에 의한
전압을 읽어내는 방식이었지만, MR(Magneto-Resistive) 헤드는 자계(magnetic field)를 저항(resistance)으로 변환시키는 특수한 전도 물질을
사용해 자기를 저항 값으로 변환시켜 저항 값의 변화에 따라서 정보를 해독하는 방식이다.
또, 자기저항물질로 이루어졌기 때문에 자기부상열차가 레일을 달리는 것 처럼 플래터위를
떠서 재빨리 오고가기 때문에 기존의 박막헤드보다 플래터 가까이에서 데이터를 억세스하므로 자성을 띄는 면적이 적어지면서도
자성은 같아지고, 그러함에 따라 같은면적에 저장이 가능한 데이터의 밀도가 급상승할 수 있기에 저장용량이 증가하게 된다.
이에따라 MR헤드는 기존 헤드에 비해 자계 감도가 민감해 헤드의 성능과 기록 밀도를
획기적으로 높일 수 있었으며, 헤드 크기의 초소형화가 가능해지게 되는 결정적인 계기가 된다.
이러한 MR헤드를 최초로 판매 HDD에 적용한 제품이 바로 1992년에 Seagate의
Barracuda 시리즈이다. 당시 보편적으로 사용된 HDD가 4300rpm이나 5400rpm이었던 것과 비교해 30%이상
빠른 7200rpm을 채택하고, 2.1GB의 엄청난 용량을 가진 이 제품은 당대 최고의 속도와 용량을 가진 제품으로 널리
기억된다.
GMR, PMR헤드 개발로 본격적인 용량의 팽창
MR헤드가 개발된 뒤에 GMR헤드기술이 개발된다. 기존의 MR헤드의 밀도를 더욱 높인
기술로 1인치에 10GB의 정보를 담을 수 있는 기술이다. Maxtor가 2001년 100GB의 용량을 달성한 이후, 120GB까지 팽창하던 HDD는 이후
용량에서 잠시 주춤하기에 이른다. 이는 GMR방식으로도 그이상의 HDD 용량을 개발하기가 어려운 것이 바로 그 이유였다.
기존 MR(GMR
혹은 PMR과의 차이로 LMR이라고도 부른다)방식과 PMR 방식의 차이.
최초로 수직기록방식(PMR)을 개발한 것은 2004년 Toshiba에 의해서였다. 1.8인치 하드디스크에
적용하기 위해 개발한 이 기술은 수직 자기기록 기술을 사용하면 기존의 종방향 자기기록 기술보다 최소 2배 이상의 집적도를 달성할
수 있다는 점이었다. 이 기술은 Toshiba의 1.8인치 HDD에 채택되어 사용되었지만, 3.5인치 데스크탑 제품군에서는
사용되지 않았다.
본격적으로 수직자기기록 방식이 채택된 것은 2006년 Seagate의 Barracuda
7200.10에서부터이다. 수직 자기기록 방식의 데스크탑 제품이 대거 출시되면서, 데스크탑 제품의 용량은 급속히 확대되기
시작했고, 원가는 더욱 절감되기에 이른다. 2004년 등장한 120GB 용량의 HDD가 30GB 플래터 4장을 사용해 구현한것에
비해, 수직기록방식이 채택되면서 300 ~ 500GB대의 하드디스크가 가격이 폭락하며 대중화되기 시작했다.
NCQ기술 탑재하여 HDD의 전반적인 성능 향상
출처 : wikipedia.org
2003년에는 최초 NCQ 지원 하드디스크인 씨게이트 바라쿠다 7200.7이 출시된다. SATA
하드디스크에서 지원하는 기술인 NCQ(Native Command Queuing)는 기존의 하드디스크가 1번에 1개의 명령만을
수행하는 것과 달리 1번에 32개의 명령을 HDD 에 보내고 수행할 수 있는 기능을 제공해 전반적으로 성능향상이 가능하다.
바라쿠다 7200.7은 낮은 소음을 거의 그대로 유지하면서 당시 동급 최강의 성능을 제공해 많은 사용자들에게 선택받게된다.
유체 베어링 사용으로 획기적인 소음 감소
출처 : extremetech.com
기존에 사용되었던 볼 베어링 방식은 점과 점이 맞닿는 방식으로 시간이 지날수록 마찰에 의한 소음이 심해지는 경향이 있었으며, 충격에 약했고, 헤드가 트랙을 이탈해 오류를 일으키는 등의 문제가 있었다.
하지만 유체 베어링은 면이 맞닿게 되어 스핀들모터의 회전축에 넓은 공간과 좁은 공간을 두고 그 사이에 유체를 두어 모터가 회전을 시작하면, 넓은 공간의 유체들이 좁은 공간으로 모여 높은 압력의 베어링 효과를 냄으로써 기존 볼 베어링의 단점인 소음, 충격, 헤드 이탈, 용량의 한계등을 보완할 수 있게 되었다.
2000년 후지쯔는 최초로 볼 베어링을 유체 베어링으로 바꿔 스핀들모터의 소음을 획기적으로 줄인 Picobird-15 시리즈를 출시하지만 대부분 OEM으로 완제품에 장착되 판매되어 시장에서 찾아보기는 어려웠다.
하지만 다음해 출시된 씨게이트의 바라쿠다 ATA IV가 소비자들에게 큰 호응을 이끌어 내며 유체 베어링을 주류로 끌어올리는 역할을 했고 이후로 모든 하드디스크 제조사들이 유체베어링 모터를 사용하게 된다.
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