하드디스크드라이브(HDD)의 핵심부품인 헤드의 차세대 주역으로 거대자기저항(GMR)헤드가 급부상하고 있다. HDD용량이 3기가바이트()를 넘어설 경우현재 주력제품인 MR헤드로는 대응이 어렵다고 판단, 관련업체들이 서둘러 이의 개발 및 상품화에 관심을 집중하고 있기 때문이다. 이와 관련, 지난달 개최된 자기기록관련 국제회의인 96 IEEE(미국전기전자기술자협회) 인터내셔널마그네틱 콘퍼런스(INTERMAG 96)에서는 주목할만 한 두개의 GMR 관련기술이보고됐다. 일본 도시바가 발표한, HDD의 기록밀도를 평방인치당 5기가비트(Gb)로 할 수 있는 기록기술과 후지쯔가 보고한 동등한 밀도를 실현하는 기술이 그것이다. 모두 CoFe를 이용한 GMR소자를 채용한 재생헤드를 사용한다.
이중 도시바의 기술을 소개한다. 〈편집자〉
GMR막은 자계의 변화에 의해 전기저항이 수∼수십% 변화하는 막이다. 이를사용하면 고감도의 HDD용 헤드를 만들 수 있다. 때문에 그간 평방인치당 10Gb의 기록밀도를 달성하는 데는 GMR막을 사용한 헤드, 즉 GMR헤드가 불가결한것으로 지적돼 왔다.
도시바는 신기술을 토대로 시험 제작한 GMR헤드를 실제 2.5인치형 HDD에장착, 평방인치당 5Gb 상당의 기록밀도로 데이터를 기록, 재생하는 데 성공했다.
HDD 試作品의 사양을 보면 線기록밀도는 약 25만BPI(비트 퍼 인치), 트랙밀도는 약 2만TPI(트랙 퍼 인치)이다.
비트오류율은 오류정정부호를 사용하지 않을 때 10이었다. 기록부호는 (8,9)교환부호이고 PRML(Partical Response Maximum Likelihood)방식으로 데이터를 재생하고 있다.
디스크의 회전수는 약 5천, 헤드의 浮上量은 약 40이다. 기록트랙폭은 약1. 이 수준까지 트랙폭을 좁혀도 기존의 2.5인치형 HDD에서 사용하는 것과동등한 보이스 코일 모터로 대응할 수 있음을 확인했다. 단 시크동작은 실험하지 않았다.
또 이 실험에서 사용한 GMR헤드의 재생출력은 평균 당 1.3이다. 참고로 현재 사용되고 있는 MR헤드를 같은 장치에 장착했을 경우 재생출력은 당 0.3이었다.
GMR막은 프리층·핀층으로 불리는 2층의 자성층에 층을 매개로 끼워 그 위에 反强磁性층을 설정하는 이른바 스핀버블구조를 채용한다. 반강자성막에는-을 사용하고 핀층과 프리층을 구성하는 저성층에는 -를 이용했다.
종래의 스핀버블막은 반강자성막에 -을 사용하고 자성층에 -를 사용하는것이 주류였다. 그러나 -은 수분에 접촉하면 부식되고 섭씨 1백80도 이상이면 반강자성이 소실돼 버리는 문제가 있다. 또한 -를 사용하면 2백도 이상으로 가열했을 때 층과의 사이에서 열확산현상이 발생, 감도가 떨어지는 문제도 있다. 게다가 GMR헤드의 제조에서는 GMR막으로 구성하는 재생헤드 위에기록헤드를 형성할 때 통상 2백50도의 고열공정이 있는데 -//-구조는 이고열에 견디지 못한다.
도시바가 개발한 GMR헤드는 이러한 문제를 모두 해결하고 있다. 반강자성막의 -은 부식에 강하고 2백80도까지 반강자성을 유지할 수 있다. 또한 자성층의 -는 3백도에서 처리해도 와의 사이에서 열확산을 일으키지 않는다.
물론 감도의 저하도 없다. 단 -막은 保磁力이 크기 때문에 통상의 막에서는스핀버블막의 프리층으로 사용할 수 없다.
때문에 도시바는 -막을 (1, 1, 1)配向시키는 방법으로 보자력을 낮췄다.
또한 --/-층을 프리층(-)의 하부에 설정했다. 이렇게 함으로써 보자력이 작은 하부층에 끌려 -층의 자화방향도 변하도록 했다. 하부층을 설정함으로써 저항변화율은 약 12%에서 8%로 저하되지만 보자력으로 인한 문제는해소된다.
또 기록헤드에는 폭이 1 이하인 상부자기(코어)를 사용한다. 이를 통해 트랙폭의 1을 실현했다.
이상을 요체로 한 도시바의 시작품은 특히 재생헤드와 기록헤드를 일체화해 실용수준에 근접한 것으로 평가된다.
HDD의 대용량화에 편승, 이의 핵심부품인 헤드의 고성능화는 불가피하다.
이와 관련, 일본의 대형 부품업체 TDK는 연내에 GMR헤드를 개발, 내년중 시장에 투입한다고 최근 밝혔다. 지난해 자기헤드부문에서 주역의 자리를 이어받은 MR도 멀지않아 그 자리를 GMR에 물려줘야 할 것으로 보인다.
〈신기성기자〉