Při průjezdu Fountain Valley ani nepoznáte, že v nevysokých budovách v okolí se odehrává vývoj a výroba mnohých klíčových komponent moderní elektroniky. Jen na fasádách velmi podobných budov občas zahlédneme známá loga, například D-Link, nebo třeba Mitsubishi Chemicals. My však míříme do budovy označené velkou červenou hlavou, do sídla společnosti Kingston Technology.
Kingstonzákladní informace John Tu založil společnost Kingston v roce 1987. Dnes zaměstnává přes čtyři tisíce lidí a v roce 2013 měla obrat 6 miliard dolarů. Podle časopisu Forbes jde o největší soukromě vlastněnou technologickou hardwarovou společnost v Americe. |
Ještě před patnácti lety zde na osmi linkách vznikaly všechny výrobky Kingston pro celý svět. Po vyčerpání výrobních kapacit však výrobce otevřel pobočky na Tchaj-wanu a v Číně. Nyní tak ve Fountain Valley probíhá vývoj, výzkum a testování produktů Kingston a dceřiných značek HyperX a ValueRAM a na dvou linkách výroba paměťových produktů, především pro americký trh.
Hned na recepci musíme obléci speciální antistatické kabáty a dostáváme instrukce, kde přesně smíme a kde nesmíme fotit a natáčet. Kamera s námi mimo asi dvaceti sekund u robotů povrchové montáže jela zbytečně, trochu lépe na tom byl fotoaparát.
Testuj, testuj, testuj
Ve druhém patře budovy připomíná vývoj paměťových produktů spíše kancelářskou činnost. A není to pocit vzdálený skutečnosti. Na začátku totiž stojí představa o výsledném produktu: jaké by měl mít parametry, funkce a jakou cenu.
Na těchto základech je vytvořen návrh zařízení a přesný seznam použitých součástek. Díky mnoha letům zkušeností firma pracuje s velkou znalostní databází, a tak již oslovuje konkrétní výrobce a poptává konkrétní komponenty.
Kingston totiž není výrobcem paměťových čipů, ani podpůrné elektroniky, ani desek plošných spojů. Ty si nechává vyrábět podle vlastního technického zadání a osazuje je součástkami jiných výrobců.
Nařezané desky tištěných spojů PCB od subdodavatelů připravené ke kontrole jakosti pod mikroskopem.
Zásadní součástí vývoje je testování. Jako první se testují dodané tištěné spoje. Mnoho jejich vzorků zalijí do pryskyřice a příčně nařežou na plátky. Pod mikroskopem poté ověřují, zda kvalita výroby odpovídá požadavkům Kingstonu. Plošný spoj totiž není jednoduchou součástí, běžně se používají desky s až sedmi vrstvami spojů. Vzorky PCB vybírají a testují i z jednotlivých dodávek, aby bylo ověřeno, že jejich kvalita nekolísá.
PCB se testují i elektronicky, zjišťuje se zejména, jak si poradí s vysokými frekvencemi a zda všechny parametry odpovídají nastaveným kritériím. U desek pro paměti HyperX se testuje i maximální vhodná frekvenci, která je důležitá pro plnou funkčnost při přetaktování.
Pokud PCB projdou testem, osadí se jejich zkušební dávka součástkami a provedou se testy výkonu a spolehlivosti. Na jejich základě se optimalizuje jak osazení, tak firmware. Jakmile vše funguje, jak má, nastupuje další, neméně důležitá část testování. Testy kompatibility.
V místnostech, kde se testuje kompatibilita vyvíjených paměťových modulů s chipsety a procesory, jsme fotit nesměli.
Zejména u operačních DRAM pamětí se testuje jejich kompatibilita v kombinaci s různými komponenty. Laboratoře jsou vybaveny desítkami desktopových i serverových motherboardů a odkrytovaných notebooků, včetně produktů od Applu. Fotit nesmíme, podle našeho průvodce jsou to mnohdy ještě nepředstavené modely. Do nich se usazují nové paměťové moduly a dlouhé hodiny se podrobují sekvenci nejrůznějších testů. Pokud v některé konfiguraci vzniknou problémy, snaží se je vyřešit v rámci produktu, případně na odstranění problému pracují s výrobcem desky, čipsetu nebo procesoru, tedy nejčastěji s Intelem.
Vlna testování nenastane jen při vývoji nového modelu pamětí, ale i ve chvíli, kdy výrobce výrobce uvede nový čipset pro základní desky, nebo procesor - ten již dnes zpravidla obsahuje i paměťový řadič. U Kingstonu každý nový procesor otestují v kombinacích s deseti až dvanácti motherboardy a čtyřmi až pěti konfiguracemi pamětí. Na základě těchto dat vzniká i konfigurátor, který pomůže vybrat vhodnou paměť pro vhodný systém.
Pokud testy proběhnou dobře, může jít budoucí novinka do výroby.
Namazat, osadit, projet pekárnou
O patro níže se dostáváme rovnou do výroby. Kingston má celkem 50 SMT linek, na kterých vyprodukuje přes milion výrobků denně. Ve Fountain Valley jsou instalovány linky dvě a vznikají na nich jak vzorky pro ověřovací testy, tak finální produkty pro americký trh. Během naší přítomnosti linka zrovna chrlila USB paměti.
Jeden ze dvou SMT osazovacích strojů na lince. Rychlost osazování nám nejvíce připomínala střelbu z kulometu.
Výrobní linka je vlastně řada specializovaných robotů a automatů, do kterých postupně vstupují jednotlivé komponenty budoucího výrobku a ten na konci „vyjede hotový“.
Na začátku do linky vstoupí deska tištěných spojů, v případě malých výrobků, jako jsou USB paměti, operační paměti nebo paměťové karty, vždy vstupují hromadně - jako jedna deska. Všechny vodivé dráhy a místa pro usazení součástek jsou připraveny již od jejich producenta.
Výrobní linka s SMT osazovacími stroji.
V podobných (nebo přímo těchto) strojích vznikly i vaše USB, operační nebo SSD paměti.
Stejně jako většina výrobců i Kingston používá technologii povrchové montáže, takzvanou SMT, tedy surface-mount technology. Ta se vyznačuje tím, že piny (nožičky) součástek neprocházejí skrze otvory v desce tištěných spojů, jsou jen povrchově přichyceny na naprosto přesná místa PCB, kde ústí vodivé dráhy pro každý pin.
Prvním krokem je nanesení pájedla, což je pasta, která po zahřátí na určitou teplotu změní konzistenci a mechanické vlastnosti a vodivě přichytí součástky k PCB, každý pin se správným bodem na PCB.
Hliníková „šablona“, skrze kterou se nanáší tavná pasta na PCB desky.
Pájidlo se na desku tištěných spojů nanáší sítotiskovou metodou. Přes laserem vyřezanou hliníkovou šablonu se pasta pasíruje tak, že v místě otvorů zůstane na PCB jeho konzistentní přesná vrstva. Všechny použité šablony u Kingstonu skladují, je z toho docela pěkný archiv.
Dalším krokem je kontrola. Stroj automaticky vizuálně zkontroluje, zda je pasta nanesena na všech místech a ve správné síle. Pokud deska neprojde, pájidlo se odstraní a deska projde procedurou znovu. Pokud projde, posune se do dalšího stroje.
V něm se na desku umisťují malé součástky, jako jsou kondenzátory, odpory, diody a další podpůrná elektronika. Součástky do stroje přicházejí ve velkých papírových rolích.
V dalším stroji se osazují velké součástky, tedy zejména paměťové čipy, řadiče a konektory. Ty zpravidla přichází v blistrech, či podobných baleních, ze kterých je robotické rameno nabírá a přesně usazuje na PCB.
Zde se osazují drobné součástky, jako kondenzátory, odpory a LED. Kvůli zachování bezprašného prostředí není možné za provozu zvednout plexi kryt.
Pohled na čerstvě osazenou PCB. Jde o testovací várku, kde nejsou osazeny USB konektory.
Po nezbytné automatické vizuální kontrole putuje osazená deska do pece. V ní projede sedmi různými teplotními komorami, teplota se v nich pohybuje mezi 105 a 245 °C. Tak jsou všechny součástky vodivě spojeny s drahami na PCB.
Následuje vizuální kontrola, kdy systém automaticky prohlédne, zda se rozmístění všech komponent na snímku ve velmi vysokém rozlišení shoduje s uloženou předlohou. Každá část dostane nálepku s kódem, podle které mohou kdykoli v budoucnosti zjistit, kdy, na které lince a z jakých součástek byl produkt vytvořen.
Nakonec speciální fréza rozřeže spoje a jemně začistí hrany jednotlivých PCB a zařízení je v podstatě hotové. Stačí jen zakrytovat.
Nahrát firmware a testovat, testovat, testovat
Všechny výrobky, které opustí výrobní linku, projdou elektrickou a vizuální kontrolou. USB paměti se zapojují do dlouhých řad USB portů, operační paměti do připravených slotů, kde do nich nahrají firmware a speciálními testy vyzkoušejí funkčnost celé paměti, tedy všech paměťových buněk. Touto kontrolou projdou všechny paměťové produkty výrobce - USB paměti, SSD úložiště, DRAM moduly pro notebooky, desktopy i servery.
Zde se testují všechny vyrobené operační paměti.
Vizuální kontrola pod mikroskopy zjišťuje, zda například nebyl škrábnutím poškozen ochranný lak na PCB, čímž by se snížila odolnost proti vlhkosti.
Zde se testují všechny vyrobené USB paměti.
Zde se testují všechny vyrobené operační paměti.
Speciálním zátěžovým testem prochází kompletně všechny paměti pro servery. Ve speciálním zařízení je v zátěži testují při minimální a maximální provozní teplotě a při minimálním a maximálním povoleném napětí napájení.
Zabalit a expedovat k zákazníkům
Zabalení je plně automatické. Paměti a SSD jsou distribuovány v zatavených blistrech, aby měl uživatel jistotu, že již nebyly používané. Z balicích strojů dokonce vyjíždějí hotové krabice např. po dvaceti blistrech. Jsou opatřeny nálepkou s podrobnými informacemi a v řádu hodin odcházejí ke konkrétním zákazníkům.
10. února 2015 |
