З металевого кремнію до SSD-накопичувачів: як створюються SSD OCZ Bashny.Net

Гей, Geektimes! Багато користувачів SSD-накопичувачів часто дивують: як і де, насправді, виробляють SSD? Як складний цей технологічний процес? І якщо загальні принципи складання відомі тим, що не кожен може виглядати за лаштунками виробництва. Сьогодні ми розповімо, як створюються SSD-накопичувачі та пройміть короткий тур заводу OCZ в Тайвані.

Це металевий кремній. Він, який відповідає виробництву чіпів, включаючи компоненти для твердотільних дисків. Тепер часто проводиться карботермічний метод, який запатентований російськими науковцями, використовуючи в процесі родотермічних духовок. тонна такого роду витрат від двох до трьох тисяч євро. У величезних печах на рослинах виходить металевий кремній, чистота якого становить від 98,5%, а також кремнієвого пилу. Останній використовується, як правило, в будівельних сумішах, тому ми не зацікавлені в ньому.

, Україна



Технічний кремній виходить шляхом відновлення SiO2 плавлення коксу, температура досягає 1800 градусів Цельсієм. Таким чином, кремній виготовлений з чистотою 99,9%, де решта вуглецевих і металів.

Але, щоб зробити електронні компоненти, нам потрібно, що називається електронним кремнієм, «прибрати діамант» кремнію. Отримано технічний кремній і хлоросилан (SiHCl3). Після його очищення вивід є електронним кремнієм, в якому концентрація домішок дуже мала - як правило, 0.0000001%. Електронний кремній розтоплюється в одиночні кристали, які згодом нарізають на пластини з алмазною пилкою.

Це те, що один такий єдиний кристал виглядає так, вага якого може досягати одного сантиметра, або ще більше.




Схематично різання виглядає так, як пилка, вірити мене, дуже гостро:




Після цього пластини поліруються і робляться навіть так, щоб вони буквально блискавку. Але ми не будемо глибоко ходити в тонкощі виробництва, особливо тому, що ми просто не маємо достатньо чорнила для опису всіх процесів. Продемонструвати все це на практиці, краще дивитися на виробництво власними очима. Завод OCZ.

Введення та суть процесу виробництва SSD
До того, як ми приземлимося в Тайвані, ми спочатку розглянемо, як будується процес виробництва SSD OCZ. До диска знаходиться в заводі для складання, він розроблений, затверджений дизайн, перевірений, створив безліч концептів. На схемі описано основні етапи проектування технологічної частини.




Як і будь-який продукт, розробка SSD починається з ідеї, що не обов'язково може представляти абсолютно нову модель приводу. Це може бути оновлений до існуючої лінійки з новим NAND, його поповнення з більшою версією ємності, різним фактором форми, новим програмним забезпеченням тощо. На нульовому етапі ідея готова стати концепцією, вона повинна бути «подушена» в правильному напрямку. Це допоможе документ, який зазвичай складається з 1-2 сторінок, які містять короткий опис продукту і призначення його створення.

Після створення концепції, команди з маркетингу та інжинірингу вступають до сил. І з них дуже важливі, тому що диск не тільки продається, але і бути надійним і сучасним, поєднує останні досягнення в галузі. Робота займає близько трьох тижнів і закінчується формуванням вимог і описом системи. Якщо останній не сформульований, продукт повертається до стадії концепції.

У другому етапі OCZ планують і виділяють ресурси до проекту, тільки після цього починається робота з його реалізації. Два важливі документи, які необхідні для цього, є маркетинговими вимогами та інженерною думкою. В цілому другий етап є одним з найважливіших, оскільки він вимагає команд для узгодження дій і виконання всіх аспектів і тонкощів, включаючи бюджет. Проектний план і бюджет визначає, де компанія буде направляти її сотні тисяч (або навіть мільйонів) доларів, тому не може бути необґрунтованою. Друга фаза залежить від того, як продукт і команди, які працюють на ньому: зазвичай займає один до трьох місяців (останнє в разі абсолютно нового диска).

Якщо проектний бюджет виділено, OCZ переходить на фазу три, де вже виконано роботи інженерів. Основна мета полягає в тому, щоб створити перший робочий прототип, щоб він був протестований.

В той час як інженери зайняті своєю роботою, інші команди виконують свої завдання і підготують все для виробництва прототипів (на даному етапі постачальників вибираються попередні технічні характеристики і маркетингові матеріали). Довжина етапу розробки і реалізації значно залежить від продукту, але навіть приводу за допомогою наявного контролера можна отримати застрягнути на нього протягом усього року. Розробка абсолютно нового контролера (наприклад, JetExpress) займає кілька років.

Четверта фаза, яка включає аналіз якості та оцінку, складається з трьох основних частин: Тестування інженерних перевірок (EVT), тест для перевірки конструкторів (DVT), та тестів для підтвердження виробництва (PVT).




EVT показує, як працює привід в реальних умовах і чи відповідає він на папері. Набір параметрів для тесту відносно простий: рівень потужності, швидкість, інакше ви не можете переконатися, що прототип працює як запланований.

DVT ділиться на дві фази: тест «нормальний» та тест якості/відносості. «нормальний» DVT складається з більш широкого набору тестів, ніж EVT і показує, як поводяться приводи в різних умовах. Кожен тест зазвичай працює на принаймні чотирьох прототипах, тоді як EVT працює на одному або двох. В цілому DVT є агрегатором десятків різних тестів, включаючи тест на комплаєнс, період зберігання даних, втрату потужності тощо.

Чому DVT складається з двох частин? Те, що EVT і “нормальний” DVT виробляються інженерною командою (який також спроектований привід), тому в процесі тестування можуть бути конфлікти інтересів і людський фактор – люди люблять перетворювати сліпучу на власні помилки. Тест на якість / надійність здійснюється незалежною командою контролю якості. Такі тести займають набагато довше і проводять на більших пристроях, ніж EVT.

Тест виробництва необхідний не стільки, щоб перевірити надійність приводу, але перевірити виробничі процеси. Простіше кажучи, основна мета ПВТ полягає в тому, щоб кожен привід від виробничої лінії був однаковим (високим) якістю. Для цього будь-який диск береться з лінії і перевіряється на різні дефекти, викликані пайки. ПВТ також використовується для оцінки якості заводу, в тому числі навіть перевірки коробок. Далі виконується черговий тест (ORT), який перевіряє декілька дисків з різних ліній виробництва.

Загальна тривалість випробувальної фази варіюється від двох місяців до шести місяців або навіть року. У першому випадку, якщо дизайн диска відносно простий і схожий на попередні диски. До тих пір, поки SSD переходить всі етапи тестування, вона не буде рухатися на наступному етапі, масове виробництво не почнеться. Тому покупці не побачать це.

Ласкаво просимо на виробництво!
Після завершення випробувань ПВТ, диск підтверджується відповідність заявлених специфікацій. Після завершення етапу починається масове виробництво SSD-накопичувачів. Де відбувається все магія?

Завод OCZ знаходиться в районі Zhongli, Taoyuan City District в північно-західній частині Тайваню, в 45 хвилинах їзди від Taipei. Формально завод належить Powertech - він проданий останнім після угоди з Toshiba. Powertech – поважний гравець у виробництві, який має контракти з багатьма компаніями, включаючи Apple. Крім того, компанія збудувала хороші стосунки з OCZ і Toshiba.

Два лінії кріплення поверхні повністю OCZ і виробляють близько 70 000 одиниць на місяць. Якщо є високий попит на приводи, компанія також використовує інші лінії, в майбутньому OCZ очікує збільшення потужності виробництва. Давайте подивимося, як будується SSD.

Виробництво SSD
Виробництво SSD-накопичувачів практично не відрізняється від складання будь-яких інших компонентів, побудованих на друкованій платі.




Все починається з виробництва друкованої плати самому (велло, "електроніки" кремнію!), яка покрита чіпом, використовуючи паяльну пасту, суміш невеликих частинок оловіки з флюсом. Це відбувається в машині, яка зображена вище.

Паста паяльна повинна зберігатися при температурі близько до нульових градусів Цельсієм, інакше вона втратить свої клейові властивості. В холодильниках зберігають невеликі банки.




Готову дошку з чіпсами можна побачити на фото нижче. Чотири 2,5-дюймові обробні дошки можуть бути виготовлені одночасно.







Конструкційна дошка готова "прийняти" чіпси, які встановлюються за допомогою цієї машини. Кожен чіп і резистор завантажується в «риббон і барабан» машини, яка автоматично монтує всі компоненти на потрібні місця на друкованій платі.

Контролери розташовані в іншому лотку - це останній компонент, який встановлюється на друкованій платі до наступного етапу.




Після того, як всі компоненти збираються, привід направляється на спеціальну «овен», яка розтоплює пасту і забезпечує електрозв’язок між усіма чіпсами. Цей процес займає близько п'яти хвилин, температура спочатку різко збільшується, а потім, в останньому етапі, знижується. Точний профіль температури є унікальним і розроблений інженерами OCZ, але іноді він повинен бути налаштований випробуванням і помилкою.




Після виплавлення дошки надсилаються до автоматичного візуального контролю, де виготовлена дошка порівнюється з зображенням ідеальної дошки - таким чином, уникаючи помилок, таких як неправильно встановлені чіпси. У разі, якщо цей етап контролюється співробітником. Для двосторонніх друкованих плат весь процес від друку до візуальної перевірки є повторюваним, відповідно, так що невеликі ємності SSD, як правило, використовують односторонні друковані плати. Це знижує вартість та вартість зберігання для кінцевого користувача.




На завершальному етапі дошка підключена до SATA і роз'єму живлення. Іноді остання інтегрована в дошку, але часто вона розташована окремо. Коли цей процес завершено, дошки розщеплюються і вирізати з каркасу. Після цього він поміщається в металевий корпус і гвинти викручуються - цей блок відповідає за це:

р.



Встановлення програмного забезпечення
Коли виконується апаратна частина, час програмного забезпечення.

р.


Завантаження прошивки здійснюється спеціальними комп'ютерами з досить звичайним обладнанням, Linux використовується як операційна система з встановленою утилітою для завантаження програмного забезпечення від OCZ. На малюнку вище, наприклад, встановіть програмне забезпечення для SSD ARC 100 потужністю 240 ГБ.

Після завантаження прошивки диски повинні бути протестовані знову. OCZ розробило спеціальний скрипт, який містить SSD для читання та запису принаймні вісім разів для виявлення поганих блоків. У разі шлюбу диск або відправляється на доопрацювання, або, як відбувається набагато частіше, він просто знищений. Скрипки також перевіряють продуктивність за допомогою еталонних утиліт, таких як AS-SSD і ATTO. Переконайтеся, що SSD відповідає зазначеним специфікаціям.

OCZ наразі має два види тестування. У першому випадку це звичайні комп'ютери, які ми побачили трохи раніше, в другому – великі кабіни з стійками, які можуть перевірити 256 дисків одночасно. Другий варіант краще і швидше, але його не завжди можна використовувати.




Для дисків PCIe, OCZ розробив ще більш прогресивний тип тестування – самодіагностика виробництва. На SSD встановлене програмне забезпечення, яке виконує процеси читання та написання. У цьому випадку все відбувається швидше, оскільки всі команди I / O генеруються контролером або прошивкою.

Крім того, кожен місяць, один з вироблених приводів направляється на «конформаційний тест» для перевірки рівня якості продукції. При цьому SSD підлягають різким перепадам температур, в тому числі до 70 градусів Цельсій. Це дозволяє вимірювати життя диска в екстремальних умовах - вона не повинна відрізнятися від заявлених.




Процес тестування не змінив багато, оскільки угода Toshiba, але варто відзначити, що Toshiba допоміг стандартам якості OCZ. Всі процеси SSD затверджуються материнською компанією і відповідають її вимогам. Кожен диск дуже суворо контролюється, і це, безумовно, мав позитивний вплив на якість OCZ SSD. Ви бачили самі - підбір практично як астрономи.

Зачекайте, що про упаковку?
Як ми забули? Тільки якщо SSD успішно пройшли всі тести, відповідає зазначеним специфікаціям, працює без скарг і без помилок, він готовий перейти в упаковку. По-перше, брендовані наклейки приклеюються до приводу - тепер працівники виконують це вручну, але дуже скоро процес буде автоматизований.

Габаритний зображення


Отримайте в поле зараз! Для упаковки SSD в красивому картонному ящику відповідає за цю машину:

,00 Р


На наступному етапі приводи і аксесуари фасуються в пластиковій оболонці - він закріплюється при високій температурі.




У роздріб приводи відправляються у великі ящики, які містять 10 дисків одночасно. Чорний субстрат захищає SSD від падіння короба або іншого зовнішнього впливу – це гарантує, що приводи будуть досягнуті безпечно. Щоб перевірити це, OCZ навіть провів спеціальні тести крапель.




Коробки ущільнюються і відправлені на тимчасове зберігання, звідки SSD-накопичувачі доходять до полиць.




Кількість
Припустимо, ставлення OCZ до якості його дисків повністю змінився. У минулому це був непохитом того, що пристрій може "зависати" протягом трьох місяців в стадії розробки перед введенням масового виробництва. Тепер тривалість стадій зросла в кілька разів, щоб компанія не засвоювалася будь-яким з його дисків. Коли мова йде про якість, нам нічого не приховує. Тим не менш, шлях від кремнію до SSD не короткий, ви побачили його самостійно. Ми сподіваємося, що це було цікаво.

Джерело: geektimes.ru/company/ocz/blog/273978/