用于减少硬盘驱动器制造测试时间的装置和方法与流程

本公开的装置包括多个磁性读/写头、系统控制器和切换网络。每一个磁性读/写头包括配置成执行读操作的读传感器元件和配置成执行写操作的写元件。切换网络被耦合在多个磁性读/写头和控制器之间。进一步，切换网络被配置成响应于来自控制器的命令而从多个磁性读/写头中的至少两个中基本上同时地选择元件以使得基本上同时地执行所选择的元件的操作以建立磁盘驱动器的制造参数。

本公开的方法包括对具有多个磁性读/写头的磁盘驱动器执行一制造测试。该制造测试的执行一般包括基本上同时地利用磁盘驱动器的多个读/写头中的至少两个来建立磁盘驱动器的制造参数。

本公开的装置包括磁盘驱动器和主机。磁盘驱动器包括多个磁性读/写头、控制器系统和切换网络。每一个磁性读/写头包括响应于存储介质的磁化而产生输出的至少一个读传感器元件以及产生适于磁记录至存储介质的输出的至少一个写元件。控制器系统包括多磁头控制器和标准控制器。切换网络被配置成响应于来自控制器系统的命令而从多个磁性读/写头中的至少两个中基本上同时地选择元件。切换网络此外被配置成基本上同时地将所选择的元件连接至磁盘驱动器的制造参数被记录于其上的控制器系统。主机被通信地耦合至控制器系统并且被配置成从多磁头控制器接收制造参数并且将该制造参数下载至标准控制器。

本公开的方法包括：在磁盘驱动器中安装多磁头控制器；对磁盘驱动器执行一制造测试并且将该制造测试的结果记录在多磁头控制器上；将该制造测试的结果从多磁头控制器转移至主机；安装标准控制器；以及将该制造测试的结果从主机下载至标准控制器。

以上

技术实现要素：
并不旨在描述每个实施例或每种实现方式。通过参照 下面详细的描述以及权利要求书并结合附图，更完整的理解将变得很显然。

附图说明

图1是可被修改成如本文中所公开的示例实施例的磁盘驱动器的多传感器磁记录(MSMR)前置放大器切换图。

图2是提供任意的读传感器和写元件选择能力的磁盘驱动器的前置放大器切换图的示例实施例。

图3是提供并行的双写入器能力的磁盘驱动器的前置放大器切换图的示例实施例。

图4是提供各种并行化能力的磁盘驱动器的双MSMR、双前置放大器切换图的示例实施例。

图5(a)是可被用于实现双磁头驱动控制系统的磁盘驱动器的电气架构的示例实施例。

图5(b)是可被用于实现双磁头驱动控制系统的磁盘驱动器的电气架构的示例实施例。

图6是示出了用于在磁盘驱动器的制造中利用双磁头驱动控制系统的过程的流程图。

这些附图不一定按比例绘制。附图中使用的相同数字表示相同部件。然而，将理解在给定附图中使用数字来指代部件不旨在限制用另一附图中同一数字标记的部件。

详细描述

制造硬盘驱动器所需的时间的量多年以来已稳定地增长。此增加的关键因素涉及在驱动器上写和读所有数据所需的时间。虽然驱动器的连续数据率已一代又一代地提高，但其未跟上驱动器的面密度增长率的步伐。据估计制造磁盘驱动器所需的时间的量在过去的十年里已增加了六倍。制造时间的增加对驱动器制造商和消费者两者是有害的，因为其增加了制造成本、增加了必须处于在制品状态的材料的量，并且降低了制造商对市场供求的变化迅速地作出反应的能力。

某些磁盘驱动器制造步骤在时间方面是尤其地代价高昂的。时间密集的制造步骤的示例包括相干偏离表征(CHROME)，其中表面上的所有或很多轨道的伺服定位被表征以用于相干可重复偏离。此表征随后被参数化并且被非易失性地存储以供缓解。另一示例包括自适应飞行高度调节，其中记录头被定位在磁盘上的各种半径处并且接触功率(power-to-contact)被测量。所测得的功率稍后被用于例如通过调节在读和写操作期间的至记录头的所施加的加热器功率来调节磁头的飞行高度。

时间密集的磁盘驱动器制造步骤的另一示例包括热粗糙度(TA)扫描，其中记录头针对热粗糙度扫描该驱动器中的所有轨道；所检测的热粗糙度随后在安排用户扇区时被避免。可重复偏离(RRO)取消仍然是另一示例，其中驱动器中的所有(或大多数)轨道被扫描以用于可重复的偏离。RRO数据随后例如通过将数据写入位于每一轨道上的每一伺服楔(servo wedge)内的字段而被非易失性地存储，并且被用于在读和写时补偿。缺陷扫描、格式化和安全格式化同样是时间密集的磁盘驱动器制造步骤。缺陷扫描包括被写入介质并且随后被读回以定位磁盘上的任何缺陷的测试图案(多个)；有缺陷的扇区不被用于存储数据。格式化包括将一图案写入包含用户数据的所有扇区(可选地，读回这些扇区以确认数据被适当地存储)。安全格式化类似于格式化但启用了加密；通常在驱动器已针对其最终客户进行个性化之后，在开启了加密的情况下，写入这些扇区。

本公开示出了可被用于通过多个磁头的同时操作(其还可被描述为并行性)来减少制造磁盘驱动器的时间的设备、系统和方法。硬盘驱动器技术的最新进展已经提供了多传感器磁记录(MSMR)，也被称为二维磁记录(TDMR)，其中磁盘驱动器记录头被提供有多于一个读传感器元件，该多于一个读传感器元件可例如通过同时地读取多个轨道来提高硬盘驱动器的面密度和/或硬盘驱动器的性能。在各种示例性配置中，包括两个或三个读传感器元件的单个磁盘驱动器记录头是可能的。

图1示出了磁盘驱动器100的磁头和磁盘组件(HDA)配置的简化示例，其中前置放大器102与控制器104相接以选择四个磁头106(a)–106(d) 中的一个，其中每一磁头包括一个写元件(W)和三个读传感器元件(R1、R2和R3)。前置放大器102提供多路复用(MUX)切换网络，该多路复用切换网络使得期望的读传感器元件(多个)能够被耦合至控制器104上的期望的读通道输入(多个)(读取器1和读取器2)。如所示，前置放大器102内的磁头选择MUX 108提供一总线开关，使得每次仅能够访问四个磁头106(a)–106(d)中的一个。前置放大器102的传感器选择MUX110提供写元件(W)和三个读传感器元件(R1、R2、R3)中的两个的同时选择。注意在磁盘驱动器100的此前置放大器102配置中，同时地将单个记录头(例如，106(a))内的各读传感器元件(R1、R2、R3)选择并附连至控制器104是可能的，但同时地将来自一个磁头的读传感器连同来自不同的磁头的读传感器一起混合和选择是不可能的。将来自一个磁头的读传感器与来自不同的磁头的写元件混合同样是不可能的。

为了实现并行操作，并且因此减少的硬盘驱动器的制造测试时间，图1的HDA配置可被更改为图2中所提供的磁盘驱动器200的示例性实施例。在此实施例中，前置放大器202与控制器204相接以选择记录头206(a)–206(d)中的多于一个。如图1中，记录头206(a)–206(d)中的每一个包括写元件(W)和三个读传感器元件(R1、R2、R3)而控制器204包括单个写通道和两个读取器通道(读取器1、读取器2)。然而，在此配置中，前置放大器202内的磁头选择MUX 208能够基本上同时选择记录头206(a)–206(d)中的多达三个而前置放大器202的传感器选择MUX 210提供单个记录头(例如，206(a))内的写元件(W)和三个读传感器元件(R1、R2、R3)中的两个的基本上同时的选择。图2的配置允许能够使来自不同磁头的读传感器元件混合和/或使写元件与来自不同的磁头的读传感器元件混合的总的灵活性。应当注意，如果同时使用不同磁头上的不同的读传感器元件，则可修改前置放大器以支持将读取器偏压施加到不同磁头上的读传感器元件。此外，如果对于记录头的适当操作需要前置放大器中的其它电路(例如，如果利用磁头加热器、接触检测传感器、HAMR激光器电路、光电二极管等)，则相应的附加电路必须被添加以用于并行的这些系统的操作。进一步，可实现对电源布线(power routing)和偏置电路控制 的更新。

图2的实施例可被替代地修改成通过修改HDA配置以将附加写通道并入控制器中(参见图3)来提供磁盘驱动器的制造测试时间的减少。如所示，图3的磁盘驱动器300包括用于在控制器304和四个磁头306(a)–306(d)之间相接的前置放大器302。控制器304包括两个写通道(写入器1、写入器2)以及两个读通道(读取器1、读取器2)，而磁头306(a)–306(d)中的每一个包括写元件(W)和三个读传感器元件(R1、R2、R3)。磁头选择MUX 308提供四个磁头306(a)–306(d)中的多达四个的基本上同时的选择，支持基本上同时的在两个磁头上的写和在两个磁头上的读。前置放大器302的传感器选择MUX 310中的每一个提供单个记录头(例如，306(a))内的写元件(W)和三个读传感器元件(R1、R2、R3)中的两个的基本上同时的选择。

在图4的HDA配置中提供了以减少驱动器的制造测试时间为目标进行配置的替代性磁盘驱动器实施例。图4的磁盘驱动器400示出了不需要改变前置放大器以支持双磁头操作。相反，磁盘驱动器400提供第一前置放大器402(a)和第二前置放大器402(b)。第一前置放大器402(a)被耦合在第一控制器404(a)和成对的磁头406(a)和406(c)(例如，偶数磁头)之间，而第二前置放大器402(b)被耦合在第二控制器404(b)和成对的磁头406(b)和406(d)(例如，奇数磁头)之间。磁头406(a)–406(d)中的每一个包括写元件W和多达三个读传感器元件(R1、R2、R3)。前置放大器402(a)和402(b)中的每一个包括磁头选择MUX 408，其包括了总线开关，以用于在两组成对磁头中的一组之间进行选择。前置放大器402(a)和402(b)中的每一个还包括提供写元件(W)和读传感器元件(R1、R2、R3)中的多达两个的基本上同时的选择的传感器选择MUX 410。由此，磁盘驱动器400支持多个并行写入器。然而，在实现这样的双前置放大器配置中所涉及的成本、空间和布线复杂性可能是令人担忧的。

以上提到的实施例利用改变HDA设计以支持多个记录头的同时操作并藉此减少磁盘驱动器的制造测试时间的方法。用于减少制造测试时间的替代方法包括改变磁盘驱动器的驱动控制器系统以支持多个记录头的基 本同时操作。此方法可经由暂时性或永久性修改来实现。

暂时性修改可包括将多磁头控制器(例如，专门为制造测试设计的印刷电路板组件(PCBA))代替硬盘驱动器的标准PCBA，借此标准PCBA随后可继冗长的制造步骤/测试的执行之后被安装。暂时性方法可以是期望的，因为制造的PCBA可被重复地移除并且被重新用在经受测试的新的磁盘驱动器中，并且由此，与制造的PCBA相关联的额外的硬件和功率消耗严格地限制于制造测试情形。永久性修改包括修改标准PCBA上的硬件以包含同时操作所需的功能以及用驱动器装运(shipping)该硬件。在暂时性或永久性方法中，磁盘驱动器的能力被扩展以用于基本上同时操作。

在图5(a)和5(b)中示出了通过修改磁盘驱动器的驱动控制器系统以减少制造测试时间的能力扩展的示例。图5(a)描绘了驱动控制器系统500的电气架构，该驱动控制器系统500已被修改成以两个标准控制器504(a)和504(b)代替单个标准控制器并且以多传感器磁记录(MSMR)前置放大器(501和102)或替代地以增强的前置放大器(例如，如在图2-4中)代替标准前置放大器。每一控制器504(a)和504(b)可经由适当的连接器512被连接至主机(未示出)。进一步，每一控制器504(a)和504(b)可被提供有随机存取存储器(RAM)514和闪存存储器516。控制器504(a)和504(b)经由通信链路518进行连接，使得单个电机控制器520(例如，音圈电机(VCM))能够控制所有磁头(未示出)的粗定位，而单独的微致动器驱动电路522(例如，压电电机)被提供成通过控制器504(a)控制偶数磁头并且通过控制器504(b)控制奇数磁头。图5(a)的配置允许并行的、双操作，导致基本上同时的读和写操作。图5(b)示出了以一对标准前置放大器502(每一控制器504(a)和504(b)一个标准前置放大器)代替图5(a)的MSMR前置放大器501的类似的配置。用于多个记录头的同时操作的驱动器控制器系统的另一示例包括修改标准控制器以进一步包括增加的系统读通道(SRC)、解码器、格式化器、缓冲区管理器客户端、伺服控制器以及伺服处理器。本文中所描述的配置中的每一个通过允许冗长的制造任务在两个记录头上同时地执行来提供时间减少的最大益处。

在利用两个控制器(例如，图4、5(a)和5(b))来使用多个磁头以基本 上同时地执行制造任务以减少制造时间的驱动控制器系统的实例中，可能需要在两个控制器之间协调操作、目标轨道数、结果等。可以各种方式实现这种协调。例如，主机系统可通过主机接口(例如，SAS接口)与两个控制器通信，而主机系统通信进一步被扩增有附加通信路径，例如，使用GPIO信号来传递顺序操作上的轨道变换。替代地，内部控制器(例如，内部ASIC、通信总线)可被用于促进控制器之间的直接访问(例如，PCIe、APB等)。用于控制器对控制器通信的另一替代是通过将它们直接地系在一起并且还使用串行端口与测试器进行通信来利用两个控制器的主机接口端口来与彼此通信。可视情况使用其它通信接口(例如，RS-232、I2C、USB、无线等)。

如先前所提到的，改变驱动控制器系统以支持记录头的同时操作以减少磁盘驱动器的制造测试时间可包括暂时性或永久性方法。图6的流程图示出了通过使用可替换的测试PCBA/测试控制器的暂时性方法的示例性实现。首先，双控制器板(例如，双ASIC PCBA)被安装在硬盘驱动器上602。随后通过多个(例如，双的)磁头的基本上同时的、并行的操作来以增加的速度执行磁盘的冗长的、耗时的制造测试。一旦已执行了制造测试，则在测试期间所获得的关键驱动参数可被转移至制造主机服务器606。标准的单个控制器板(例如，单个ASIC PCBA)随后可被安装在磁盘驱动器中608。先前存储在制造主机服务器上的关键驱动参数随后可被加载到磁盘驱动器的单个控制器板上610。当然，传递关键参数的其它方法也是可能的，诸如在PCBA之间的直接转移。替代地，例如通过将关键参数存储在存储介质上来完全地避免内部PCBA通信是可能的。一旦已经交换了控制器，则随后可执行磁盘驱动器的最终通道和伺服优化612，以及最终驱动测试614以完成磁盘驱动器的制造。

尽管上文已描述了改变硬件(例如，前置放大器和驱动控制器系统)来实现多个记录头的同时操作以减少磁盘驱动器的制造测试时间，然而应当注意的是，同时操作也可通过软件修改来实现。例如，第二组伺服解调逻辑可被添加至驱动控制器逻辑以使得可彼此独立地控制两个记录头的精定位。这允许在磁盘驱动器的多个介质表面上的同时伺服表征可能的 情况下的伺服制造任务的并行化。

还应当注意的是，尽管以上描述一般已引用两个磁头的基本上同时的并行操作，然而这些概念可进一步被扩展至并行地操作的三个、四个或全部磁头。

本文中所公开的系统、设备或方法可包括本文中所描述的特征结构、方法或其组合中的一个或多个。例如，设备或方法可被实现成包括以上的特征和/或过程中的一个或多个。意味着这样的设备或方法不需要包括本文中所描述的所有特征和/或过程，但可被实现成包括提供有用的结构和/或功能的选择的特征和/或过程。

可利用相互作用以提供特定结果的电路和/或软件模块来实现以上所描述的各种实施例。计算领域的技术人员可利用本领域通常已知的知识在模块化级别上或作为整体地实现这种描述的功能。例如，本文中所示的流程图可被用于创建用于由处理器执行的计算机可读指令/代码。这样的指令可被存储在非瞬态的计算机可读介质上并且被转移至处理器以供执行，如本领域已知的那样。

可对以上讨论的所公开的实施例作出各种变形和添加。因此，本公开的范围不应受到以上所描述的具体实施例的限制，而只应由下面阐述的权利要求和其等效物进行限定。