Привет, Гиктаймс! Многие пользователи твердотельных накопителей часто задаются вопросом: как и где на самом деле производятся SSD? Насколько сложен этот технологический процесс? И хотя общие принципы сборки некоторым известны, заглянуть «за кулисы» производства может далеко не каждый.
Сегодня мы расскажем, как создаются твердотельные накопители, и совершим небольшую экскурсию по заводу OCZ на Тайване.
Перед вами металлический кремний.
Он является основой производства микросхем, в том числе компонентов для твердотельных накопителей.
Сейчас его часто производят карботермическим методом, запатентованным российскими учеными, используя при этом руднотермические печи.
Тонна этого материала стоит от двух до трех тысяч евро.
В огромных печах на заводах производят металлический кремний, чистота которого составляет 98,5%, а также кремниевую пыль.
Последний используется, как правило, в строительных смесях, поэтому нас мало интересует. 
Технический кремний получают восстановлением расплавленного SiO2 коксом, температура которого достигает 1800 градусов Цельсия.
Таким образом производится кремний чистотой 99,9%, остальное составляют углерод и металлы.
Но для производства электронных компонентов нам нужен так называемый электронный кремний, «чистейший алмаз» кремния.
Технический кремний хлорируют и получают трихлорсилан (SiHCl3).
После его очистки на выходе получается электронный кремний, в котором концентрация примесей очень низкая – обычно 0,0000001%.
Электронный кремний расплавляется в монокристаллы, которые впоследствии разрезаются на пластины алмазной пилой.
Вот как выглядит один такой монокристалл, вес которого может достигать центнера, а то и больше.
Схематически распил выглядит так, пила, поверьте, очень острая: 
После этого пластины полируют и делают гладкими, чтобы они буквально блестели.
Но мы не будем углубляться в тонкости производства, тем более, что для описания всех процессов у нас просто не хватит чернил.
Чтобы продемонстрировать все это на практике, лучше посмотреть на производство своими глазами.
На заводе OCZ.
Введение и суть процесса производства SSD
Прежде чем наш «самолет» приземлится на Тайване, давайте сначала посмотрим, как устроен процесс производства SSD в OCZ. Прежде чем диск попадает на завод для сборки, его проектируют, конструкция утверждается, тестируется и создается множество концепций.На схеме ниже наглядно показаны основные этапы проектирования технологической части.
Как и в случае любого продукта, разработка SSD начинается с идеи, которая не обязательно представляет собой создание совершенно новой модели накопителя.
Это может быть обновление существующей линейки новой NAND, добавление версии большей емкости, другого форм-фактора, нового программного обеспечения и так далее.
На нулевом этапе идея готова стать концепцией; его просто нужно «подтолкнуть» в правильном направлении.
В этом поможет документ, который обычно состоит из 1-2 страниц, где содержится краткое описание продукта и цель его создания.
Как только концепция сформулирована, команды маркетинга и инженеров объединяют усилия.
И то, и другое очень важно, поскольку привод должен не только продаваться, но также быть надежным и современным, включающим в себя последние достижения отрасли.
Работа занимает около трёх недель и заканчивается формированием требований и описанием системы.
Если последнее невозможно сформулировать, продукт возвращается на стадию концепции.
На втором этапе OCZ планирует и выделяет ресурсы для проекта, только после чего начинается работа по его реализации.
Для этого необходимы два важных документа — маркетинговые требования и инженерное заключение.
В целом второй этап — один из самых важных, поскольку требует от команд координации своих действий и проработки всех аспектов и тонкостей, включая бюджет. План и бюджет проекта определяют, куда компания направит свои сотни тысяч (или даже миллионы) долларов, поэтому просчета здесь быть не может. Второй этап зависит как от продукта, так и от команд, работающих над ним: обычно он занимает от одного до трех месяцев (последнее в случае разработки совершенно нового накопителя).
Если бюджет проекта выделен, OCZ переходит к третьему этапу, на котором большая часть работы инженеров уже выполнена.
Основная цель — создать первый работающий прототип, чтобы его можно было протестировать.
Пока инженеры заняты своей работой, остальные команды выполняют свои задачи и готовят все для производства прототипов (на этом этапе выбираются поставщики, разрабатываются предварительные спецификации и маркетинговые материалы).
Продолжительность этапа проектирования и внедрения сильно различается в зависимости от продукта, но даже привод, использующий существующий контроллер, может застрять на нем на год. Разработка совершенно нового контроллера (например, JetExpress) занимает несколько лет. Четвертый этап, включающий анализ и оценку качества, состоит из трех основных частей: инженерно-проверочное испытание (EVT), проверочное испытание конструкции (DVT) и проверочное испытание производства (PVT).
EVT показывает, как привод ведет себя в реальных условиях и соответствует ли он тому, что заявлено на бумаге.
Набор параметров для теста относительно прост: уровень мощности, отклик, скорость, иначе невозможно гарантировать, что прототип работает так, как запланировано.
DVT разделен на два этапа: «нормальный» тест и тест качества/надежности.
«Нормальный» DVT состоит из более широкого спектра тестов, чем EVT, и показывает, как ведет себя привод в разных условиях.
Каждое испытание обычно проводится как минимум на четырех прототипах, тогда как EVT проводится на одном или двух прототипах.
В общем, DVT — это агрегатор десятков различных тестов, среди которых тест на соответствие, срок хранения данных, потеря мощности и так далее.
Почему ТГВ состоит из двух частей? Дело в том, что EVT и «обычный» DVT производятся командой инженеров (которая также разработала конструкцию привода), поэтому в процессе тестирования могут возникнуть конфликты интересов и человеческий фактор – люди любят закрывать глаза на собственные ошибки.
.
Поэтому проверка качества/надежности проводится независимой командой контроля качества.
Эти тесты занимают гораздо больше времени и выполняются на большем количестве устройств, чем EVT. Проверка производства нужна не столько для проверки надежности привода, сколько для проверки производственных процессов.
Проще говоря, основная цель PVT — обеспечить, чтобы каждый диск, сходящий с конвейера, был одинакового (высокого) качества.
Для этого любой диск снимается с линии и проверяется на наличие различных дефектов, вызванных пайкой.
PVT также служит для оценки системы качества завода, включая даже проверку коробок.
Далее проводится еще один тест (ОРТ), при котором проверяются несколько дисков с разных производственных линий.
Общая продолжительность этапа тестирования варьируется от двух месяцев до шести месяцев и даже года.
В первом случае, если конструкция диска относительно проста и аналогична предыдущим накопителям.
Пока SSD не пройдет все этапы тестирования, он не перейдет на следующий этап и не начнется серийное производство.
Следовательно, покупатели его тоже не увидят.
Добро пожаловать на производство!
После окончательных PVT-тестов подтверждается соответствие изготовленного диска заявленным характеристикам.После завершения этапа начинается массовое производство SSD. Где происходит все это «волшебство»? Завод OCZ расположен в Чжунли, районе города Таоюань на северо-западе Тайваня, в 45 минутах езды от Тайбэя.
Формально завод принадлежит Powertech — он был продан последней после сделки с Toshiba. Powertech — уважаемый игрок в обрабатывающей промышленности и имеет контракты со многими компаниями, включая Apple. Кроме того, эта компания установила хорошие отношения как с OCZ, так и с Toshiba. Две линии по производству поверхностного монтажа полностью принадлежат OCZ и выпускают около 70 тысяч устройств в месяц.
Если вдруг на приводы возникнет большой спрос, компания задействует и другие линии, и в будущем OCZ рассчитывает увеличить производственные мощности.
Но давайте посмотрим, как на самом деле собран SSD.
Производство SSD
Изготовление SSD практически ничем не отличается от сборки любого другого компонента, построенного на печатной плате.
Все начинается с изготовления самой печатной платы (привет, «электронный» кремний!), на которую микросхема покрывается паяльной пастой — смесью мелких частиц олова и флюса.
Это происходит в машине, показанной на фото выше.
Паяльную пасту необходимо хранить при температуре, близкой к нулю градусов Цельсия, иначе она потеряет свои клеящие свойства.
Поэтому его хранят в небольших баночках в холодильниках.
Готовую плату с микросхемами можно увидеть на фото ниже.
Одновременно можно производить четыре платы форм-фактора 2,5 дюйма.
Печатная плата готова «принимать» чипы, которые устанавливаются с помощью этой машины.
Каждый чип и резистор загружаются в «ленточно-барабанную» машину, которая автоматически устанавливает все компоненты в правильные места на печатной плате.
Контроллеры расположены в другом лотке — это последний компонент, который устанавливается на плату перед следующим этапом.
После того как все компоненты собраны, диск отправляется в специальную «печь», где расплавляется паста и обеспечивается электрическая связь между всеми чипами.
Этот процесс занимает около пяти минут, при этом температура сначала резко возрастает, а затем, на последнем этапе, снижается.
Точный температурный профиль уникален и разработан инженерами OCZ, но иногда его приходится корректировать – так сказать методом проб и ошибок.
После плавления платы проходят автоматический визуальный контроль, где произведенная плата сравнивается с изображением идеальной платы, что позволяет избежать таких ошибок, как неправильно установленные чипы.
Не стоит слепо полагаться в этом вопросе на автоматизацию, поэтому на всякий случай этот этап контролируется сотрудником.
Для двусторонних печатных плат весь процесс от печати до визуального контроля соответственно повторяется, поэтому в твердотельных накопителях малой емкости обычно используются односторонние платы.
Это снижает затраты и стоимость привода для конечного пользователя.
На заключительном этапе плата подключается к SATA и разъему питания.
Иногда последний интегрирован в плату, но чаще располагается отдельно.
После завершения этого процесса доски отделяются и вырезаются из рамы.
После этого его помещают в металлический корпус и вкручивают винты – за это отвечает следующий узел: 
Установка программы
Когда аппаратная часть закончена, пришло время программного обеспечения.
Загрузка прошивки осуществляется на специальные компьютеры с вполне обычным оборудованием; В качестве операционной системы используется Linux с установленной утилитой загрузки программного обеспечения от OCZ. На картинке выше, например, устанавливается программное обеспечение для SSD ARC 100 емкостью 240 ГБ.
Как только прошивка загрузится, накопители необходимо протестировать еще раз.
OCZ разработала специальный скрипт, который считывает и записывает SSD не менее восьми раз для выявления поврежденных блоков.
При обнаружении дефекта накопитель либо отправляют на доработку, либо, что случается гораздо чаще, просто уничтожают. Сценарии также проверяют производительность с помощью тестовых утилит, таких как AS-SSD и ATTO. Необходимо убедиться, что SSD соответствует заявленным характеристикам.
В настоящее время OCZ предлагает два типа тестирования.
В первом случае это обычные компьютеры, которые мы видели чуть раньше, во втором — большие стенды со стойками, способные тестировать 256 накопителей одновременно.
Второй вариант и предпочтительнее, и быстрее, но воспользоваться им можно не всегда.
Для накопителей PCIe компания OCZ разработала еще более продвинутый вид тестирования — производственную самодиагностику.
На SSD устанавливается специальное программное обеспечение для выполнения процессов чтения и записи.
В этом случае все происходит быстрее, поскольку все команды ввода-вывода генерируются контроллером или прошивкой.
Кроме того, каждый месяц один из выпускаемых накопителей отправляется на «тест соответствия» для проверки уровня качества продукции.
За это время SSD подвергается резким перепадам температур, в том числе до 70 градусов Цельсия.
Это позволяет измерить срок службы накопителя в экстремальных условиях – он не должен отличаться от заявленного.
Процесс тестирования не сильно изменился со времени сделки с Toshiba, но стоит отметить, что Toshiba помогла OCZ установить стандарты качества.
Все процессы, которым подвергаются SSD, одобрены «материнской» компанией и соответствуют ее требованиям.
Каждый накопитель контролируется очень строго, и это, безусловно, положительно сказывается на качестве SSD OCZ. Вы сами это видели – отбор почти как в космонавта.
Подождите, а что насчет упаковки?
Точно, как мы могли забыть.Только если SSD успешно пройдет все тесты, соответствует заявленным характеристикам, работает безупречно и без ошибок, он готов к отправке в упаковку.
Сначала на накопитель наносят фирменные наклейки — пока сотрудники делают это вручную, но совсем скоро процесс будет автоматизирован.
Давайте скорее залезем в коробку! Эта машина отвечает за упаковку SSD в красивую картонную коробку: 
На следующем этапе приводы и аксессуары упаковываются в пластиковый корпус – он скрепляется под воздействием высокой температуры.
В розницу накопители поставляются в больших коробках, вмещающих одновременно 10 накопителей.
Черная подложка защищает SSD от падения коробки или других внешних воздействий — это гарантирует, что накопители доберутся до магазина в целости и сохранности.
Чтобы проверить это, OCZ даже провела специальные испытания на падение.
Коробки запечатывают и отправляют на временное хранение, откуда SSD затем попадают на полки.
Вместо заключения
Давайте посмотрим правде в глаза: отношение OCZ к качеству своих приводов полностью изменилось.Раньше было неслыханно, чтобы устройство застряло на стадии разработки на три месяца, прежде чем поступить в массовое производство.
Теперь продолжительность этапов увеличена в несколько раз, чтобы компании не было стыдно ни за один из своих драйвов.
Когда дело касается качества, нам нечего скрывать.
Все-таки путь от кремния к SSD отнюдь не короткий, вы сами это видели.
Надеемся, это было интересно.
Теги: #Научно-популярные #Компьютерное оборудование #Накопители #ocz
-
Быстрое По
19 Oct, 24 -
Создать Отдел Тестирования Легко
19 Oct, 24 -
Превью Дизайна – 2
19 Oct, 24 -
Компьютерщик - Сколько Всего В Этом Звуке?
19 Oct, 24 -
Радио-Т №37
19 Oct, 24 -
Почему Мне Не Нравятся Все Сервисы Закладок
19 Oct, 24 -
Кто Использует Node.js: Trello (Часть 2)
19 Oct, 24
