Неоспоримым достоинством выставки Computex, проводимой в начале июня в колыбели компьютерной индустрии — столице Тайваня Тайбее, является тот факт, что для 80 процентов участников выставка является домашней и проводится в комплексе, находящемся чуть ли не на соседней улице с центральными офисами и фабриками лидеров IT индустрии.
Более того, по словам практически всех ведущих производителей системных плат, залогом успешного бизнеса для тайваньских компаний является успех именно у себя на Родине. Кстати, местный рынок MB практически полностью поделен между ASUS и Gigabyte, и противостоять им пытаются только MSI, AOpen и ECS.
В результате, именно Computex является местом, где каждый стремится представить максимальное количество новинок и перспективных технологий, а также придумают дополнительные маркетинговые шаги, призванные поднять собственный авторитет в глазах дистрибуторов и прессы. Одним из таких шагов является организация вендорами экскурсий на свои фабрики, производящие системные платы, CD драйвы, ноутбуки и т. д. Несомненно, меня в большей степени интересовали именно первые.
К великому сожалению, из всего многообразия предлагаемых экскурсий я попал всего на две — в гости к компаниям AOpen и ASUS. А приглашений было более чем достаточно — помимо двух этих компаний, к себе звали Gigabyte, ABIT, EpoX и Acorp.
Но Gigabyte приглашал на свою фабрику точно в тот день и час, что и ASUS, поэтому к ним попасть не удалось — налицо война не на жизнь, а на смерть. Кстати, если фабрики Gigabyte практически не отличаются от конкурентов, то их офисное здание — несомненно, одно из самых красивых и фешенебельных в Тайбее. На ABIT я не попал, попросту проспав момент отъезда, о чем крайне сожалею, а вот EPOX и Acorp оказались обойдены вниманием из-за дефицита времени.
Организация экскурсий тоже поставлена по разному — гиганты ASUS и Gigabyte завозят людей на свои фабрики целыми автобусами и категорически запрещают фотографировать, а, например, AOpen и EPOX предлагают эксклюзивные индивидуальные туры, причем AOpen — даже с возможностью фотосъемки.
Итак, фабрика AOpen.
Не так давно ACER Group, куда входит компания AOpen, приобрела для строительства своих новых фабрик и прочих зданий технопарк Aspire, находящийся в часе езды от Тайбэя. Фабрика компании AOpen по производству системных плат является первой фабрикой, которая возведена в Aspire Park — помимо нее в технопарке пока есть только университет.
Внешний вид фабрики производит потрясающее впечатление — так не выглядят некоторые пятизвездочные отели, что уж говорить о чем-то еще…
Внутри на отель похоже еще больше, не правда ли? А если серьезно, то у посетителей изначально создается впечатление, что на такой красивой фабрике просто не могут производиться плохие продукты. С правой стороны от обставленной цветами приемной стойки расположились шкафы, в которых представлены продукты, которые производятся на этой фабрике.
Прежде чем начать экскурсию, взглянем на сертификаты, полученные фабрикой.
Их не без гордости продемонстрировал мой гид Mr. Ted Tsai, который является, ни много, ни мало, директором MB Engeneering Department.
С другой стороны, кому как не ему проводить экскурсии по фабрике — именно он наиболее компетентен во всех тонкостях производственного процесса.
Для ознакомления с процессом производства системных плат необходимо подняться на пятый/шестой этажи — именно там расположен «центр производства плат» (PCB Manufacturing Center). Около лифта нас встречает табличка, на которой подробно расписано, что и где расположено.
В подвале расположился ресторан, на первом этаже — административный отдел, два отдела закупок (видимо, один приобретает комплектующие для производства системных плат, а второй — для оптических устройств), отдел таможенного оформления и склад готовой продукции. Второй этаж занимают офисы руководства и сервисный отдел. А вот с третьего этажа и начинается собственно производство — на нем собираются оптические устройства и Barebone — полуготовые системы. Четвертый этаж отведен под склад комплектующих, из которых, собственно, и рождаются системные платы и оптические устройства. А пятый и шестой этаж как раз и является заветной целью нашего путешествия. Туда мы и отправились. А вот так выглядят холл и лифт:
В холле висит самая главная схема — схема процесса производства материнских плат, предназначенная для неопытных экскурсантов.
Мы пройдем все ее этапы по ходу экскурсии, пока упомянем лишь, что производство состоит из двух больших этапов — поверхностный монтаж — SMT (Surface Mounting) и дополнительный монтаж, осуществляемый вручную — DIP. Каждый из этапов занимает свой этаж.
Прежде чем пройти в цех, каждому посетителю выдается специальный антистатический халат и носки, одеваемые поверх ботинок, чтобы не заносить лишнюю пыль и грязь. Конечно, производство системных плат это не выращивание кристаллов, но, тем не менее, в цехах, также как и во всем здании, поддерживается идеальная чистота. Чтобы отличить посетителей от сотрудников, им выдают не голубые, а желтые антистатические халаты.
И, наконец, открывается заветная металлическая дверь.
Вот так выглядит цех поверхностного монтажа. На табличках в начале каждой из четырех производственных линий представлен список оборудования, отвечающий за все этапы процесса SMT.
Со склада на четвертом этаже в цех привозят девственно чистые печатные платы (PCB), которые, кстати, ни один ин производителей системных плат не производит самостоятельно. На Тайване существует порядка пяти компаний, занимающихся исключительно производством печатных плат по заказам производителей MB. Печатные платы прибывают в цех на специальных тележках, из которых закладываются в производственную линию. После этого автоматический податчик отправляет платы на конвейер.
Настала пора поговорить подробнее о том, чем же отличаются SMT и DIP этапы производства платы. С чисто бытовой точки зрения, поверхностный монтаж подразумевает пайку компонентов с той же стороны платы, на которую монтируются компоненты, а DIP монтаж — с обратной. Для поверхностного монтажа необходимо нанесение на PCB специальной паяльной пасты, на которую приклеиваются компоненты и с помощью которой потом запаиваются в специальной печи — данный процесс называется Reflow.
Линии поверхностного монтажа поставляются японскими компаниями Panasonic, FUJI и Yamaha. На фабрике AOpen применяется новейшее, самое современное оборудование от компании Panasonic, но, например, ASUS использует FUJI, а EPOX — Yamaha. Приблизительная стоимость одной SMT линии составляет около 1,5 миллионов USD, а ориентировочный срок службы — 10 лет. При этом отказы оборудования крайне редки, что неудивительно. В случае мелких неполадок квалифицированные инженеры AOpen в состоянии сами устранить неисправность, а вот если случается что-то серьезное, незамедлительно прибудет бригада из страны восходящего солнца.
Итак, первой машиной в конвейерной цепочке является Solder Paste Printer.
На плату, поступившую в принтер, накладывается специальный шаблон, после чего вся плата смазывается вязкой серой пастой, напоминающей графитовую смазку. После того, как шаблон убирается, паста остается только в местах, которые подлежат пайке.
После этого плата движется по конвейеру дальше, в сторону Mounters — машин, устанавливающих компоненты на PCB — Parts Placement. В зависимости от модели производимой платы варьируется количество монтируемых на плату компонентов. В результате поверхностный монтаж сложных плат осуществляется на линиях, оснащенных четырьмя машинами для установки компонентов, а более простые платы изготавливаются на линиях с тремя машинами. Всего в цеху на четырех производственных линиях находится четырнадцать машин поверхностного монтажа, на двух линиях — по три, и на двух — по четыре.
Простые компоненты, от резисторов до небольших микросхем, устанавливают высокоскоростные установщики — High Speed Mounter, а более сложные, наподобие северного и южного моста чипсета — прецезионный Multi Function Mounter.
Высокоскоростные установщики могут работать как с внутренними кассетами, в которых расположены самые маленькие компоненты, так и с внешними лентами, в которых упакованы более крупные компоненты, вплоть до маленьких микросхем.
Первая машина устанавливает минимальные компоненты, скорость установки которых достигает 10 в секунду. С помощью встроенной микрокамеры установка каждого компонента выводится на монитор, что позволяет оператору осуществлять визуальный контроль за точностью установки и при необходимости произвести принудительную юстировку.
Вторая и третья машины осуществляют установку компонентов, запаянных в ленты.
В случае окончания ленты с компонентами, процесс останавливается, зеленый индикатор наверху машины выключается, и включается желтый. В дополнение к этому раздается звуковой сигнал, вызывающий оператора. Оператор заменяет пустые ленты, и процесс производства возбновляется.
И последний штрих — самые большие микросхемы, устанавливаемые многофункциональным установщиком. Поскольку большие чипы весьма сильно отличаются по своим размерам и упаковке — взять, например, NB, SB, LPC контроллер и сетевой чип, то для их установки необходимы специальные держатели. В зависимости от устанавливаемого чипа машина сначала выбирает нужный держатель, а уже потом с помощью него забирает чип и устанавливает его на плату.
На фото представлен процесс установки северного моста, который отображается на мониторе Multi Function Mounter.
После установки всех компонентов платы поступают в специальную печь, называемую Reflow Oven. В зависимости от модели платы разные участки платы нагреваются согласно шаблону до определенной температуры, которая находится в диапазоне от 30 до 230 градусов. Такой выборочный нагрев осуществляется во избежание повреждения некоторых, недостаточно термостойких компонентов. Температуры различных областей отображаются на большом дисплее, а на дополнительной иллюстрации также представлен график нагрева и температурные режимы для всех плат, которые изготавливаются на этой линии.
Таким образом, после выхода из печи все компоненты, установленные на плату, оказываются надежно запаянными на своих местах. Разогретые платы необходимо охладить, для чего на выходе из печи установлены специальные вентиляторы.
Затем платы опять автоматически собираются в стопки и ждут первых тестов. Предварительная проверка плат состоит из двух этапов — In Circuit Test и Visual Inspection. Первый этап осуществляется с помощью машины, напоминающей пресс. Плату кладут на специальный стол, а сверху опускают пластину с проводниками, замыкающую определенные контактные группы. Если проходят не все сигналы, то на экране монитора индицируется ошибка и плата отправляется на доработку. Но тест на замыкание проводников может оказаться успешным даже в том случае, если на плате не хватает какого-либо элемента или микросхемы. Для контроля наличия всех компонентов поверхностного монтажа предусмотрена так называемая визуальная проверка, осуществляемая вручную.
Для каждой модели плат предусмотрен шаблон из зеленого пластика, закрывающий всю плату и имеющий прорези лишь в тех местах, где должны быть установлены компоненты. Накладывая шаблон, контролер даже «замыленным» за целый день взглядом без труда обнаружит отсутствие того или иного компонента и отправит плату на доработку.
Проверенные платы укладываются в тележки и на лифте отправляются во второй цех, где их ожидает ручная установка недостающих компонентов. Во втором цехе намного более многолюдно, а вот каждую SMT линию в первом цехе обслуживают всего несколько человек, включая тестеров.
Итак, основные человеческие ресурсы заняты именно установкой на платы всех тех элементов, которые запаиваются с обратной стороны. Эту часть работы автоматизировать крайне трудно. Очевидно, что конденсаторы, процессорные гнезда и прочие разъемы очень сильно разнятся по своим физическим характеристикам и размерам. В принципе, создать машины, которые будут их устанавливать, не проблема, но экономически значительно более выгодно создать «живой конвейер» — пятнадцать-двадцать человек установят все компоненты в соответствующие отверстия на печатной плате с не меньшей эффективностью, нежели самые совершенные машины. При этом установка компонентов в отверстия означает их идеальное выравнивание в посадочных местах, так что точность позиционирования компонентов «живым конвейером» не уступает точности машин.
Платы, как и в первом цехе, загружаются на конвейер и медленно движутся по нему. Сидящие справа и слева операторы, согласно инструкции, висящей перед ними, устанавливают несколько компонентов каждый. Показалось несколько странным, что один оператор устанавливал всего два конденсатора, а другой, рядом — процессорное гнездо и четыре конденсатора. По всей видимости, второй работает уже не один год — настоящий профессионал :) .
Кстати, все операторы — девушки. Наверное, женскому полу более свойственна усидчивость и терпение, необходимое для того, чтобы каждый день, по восемь часов подряд, как заводной, брать из коробочек и ставить на свои места зеленые и фиолетовые цилиндрики. Кстати, именно это во многом объясняет, почему все производство системных плат сосредоточено в Тайване и Китае. Не одна другая нация просто не в состоянии быть в буквальном смысле машиной — «живым конвейером».
Интересно, что на фабрике AOpen практически все девушки — китаянки, а вот ASUS, например, предпочитает филиппинок. Но все в один голос говорят, что самые ответственные и старательные работники — в континентальном Китае. Кстати, и SMT оборудование на новых китайских фабриках тоже устанавливается более новое, чем то, которое применяется сейчас на Тайваньских. Так что не спешите отказываться от системных плат, на которых написано «Made in China» — наверняка он окажутся не хуже, чем сделанные на Тайване. С одной оговоркой — это относится только к Brand-name производителям.
Последний оператор проверяет наличие всех компонентов перед отправкой платы на волновую пайку. Что же это такое — загадочный процесс Wave Soldering? Даже целый ряд весьма известных изданий, имеющих непосредственное отношение к железу, наивно полагает, что раз пайка производится волной, значит волной воды — якобы вода разогревает плату и все запаивается само собой. Распространенный детский стереотип первых впечатлений от моря навсегда закрепляет ассоциацию понятий «волна» и «вода».
А проблема состоит в том, что через темное стекло машины, осуществляющей волновую пайку, практически невозможно разглядеть не то что вещество, а даже волну как таковую. Зато клубы пара тоже льют воду на мельницу всеобщего заблуждения.
Кстати, на фабрике компании ASUS более старая печь компании FUJI обладает прозрачным стеклом, через которое волну видно прекрасно, но, к сожалению, запечатлеть ее нам не разрешили.
Итак, плата, поступающая в печь, предварительно разогревается, чтобы не деформироваться при резком перепаде температур, а потом нижней частью проезжает по тонкой волне расплавленного олова с температурой 190 градусов. Все металлические части благополучно запаиваются, а на PCB олово не пристает, так что вся остальная плата остается абсолютно чистой.
На выходе из печи платы охлаждаются системой вентиляции, причем намного более серьезной, чем в случае с Reflow Oven.
Ну вот, плата практически готова. Осталось приклеить на чипсет радиатор, да проверить, все ли нормально припаялось, и нет ли больших остатков олова на оборотной стороне платы — этот этап называется Touch Up. Для удаления излишков олова у каждого из операторов под рукой паяльник.
Пришло время заключительных тестов, которые проверяют уже не частичную работоспособность полуфабриката, а то, как себя чувствует полноценный, законченный продукт. Function Test — проверка функционирования готовых плат — включает в себя два этапа.
Первый этап, называемый I/O Function Test, является самым простым, и подразумевает лишь установку в системную плату процессора, модулей памяти, видеоплаты, подключение клавиатуры и, самое главное, установку POST карты. Само тестирование заключается лишь в предварительной отбраковке плат, не прошедших POST, чтобы облегчить жизнь тестировщикам, занятым на втором этапе.
Второй этап, называемый Aging Test, значительно более долгий — порядка 30 минут, поэтому каждый оператор обслуживает не два-три стенда, как на предыдущем этапе, а порядка двадцати.
На этом этапе к системе подключаются также жесткий диск, CD-ROM и мышь, после чего на с CD на HDD восстанавливается образ диска. После этого три раза последовательно загружается операционная система и прогоняется Winstone. В случае успешного прохождения тестов плата отправляется на упаковку.
Кстати, предметом особой гордости компании AOpen являются именно эти получасовые тесты — все остальные производители системных плат лишь загружают Windows, и его успешная загрузка служит сигналом к отправке платы на упаковку.
Но и это еще не все — перед упаковкой плата включается еще раз, и только в случае успешного старта плате присваивается индивидуальный номер, приклеивается стикер с бар-кодом и платы складируются в черные поддоны.
В таких же поддонах со склада приносятся и весь остальной комплект поставки.
А вот и собственно линия упаковки. Развернутые упаковочные коробки и антистатические пакеты для плат сложены стопками рядом.
Тут все совсем просто и не требует никаких пояснений. А в результате платы по 10 упаковываются в большие картонные коробки, которые отправляются на склад готовой продукции.
К сожалению, компания ASUS не разрешила снимать свои фабрики, поэтому на них можно полюбоваться только снаружи. Вот эта, с полицейским кордоном — фабрика по производству системных и видеоплат:
А вот эта производит оптические устройства и ноутбуки.
В момент нашего посещения обе фабрики производили OEM продукцию для SONY — на одной из линий первой фабрики вовсю делались системные платы для SONY PC, а на второй — ноутбуки, на которых будет красоваться слово VAIO.
А напоследок немного китайского юмора:
Весьма неоднозначная реклама, не правда ли? Но, судя по тому, что за время нашего пребывания на Тайване мы не встретили ни одного автомобиля, произведенного Volkswagen, на Тайване эта компания и ее автомобили находятся именно в том же самом месте, что и на рекламном плакате.
А вот ASUS и AOpen произвели крайне благоприятное впечатление. И если первую компанию на российском рынке и знают, и любят, то вторая обойдена вниманием совершенно незаслуженно — не забудьте в следующий раз при выборе платы вспомнить про AOpen и его продукты Вас не разочаруют.
Выражаем особую благодарность:
- Теду Тсай (Ted Tsai) и Хорас Лин (Horace Lin) из AOpen
- Алексу Киму (Alex Kim) и Эрику Чену (Eric Chen) из ASUS
