Как рождаются SSD диски? Экскурс в технологический процесс

    Многие из нас либо уже пользуются, либо подумывают о том, чтобы поставить себе SSD диски. Но мало кто знает, какой путь они проходят от разрозненного набора деталей до красивой заводской упаковки.



    Чем отличается производство SSD дисков от производства модулей памяти или, скажем, флешек? Настройками конвейерной линии и средами тестирования. Платы производятся на одних и тех же конвейерах. Почему я решил рассказать именно про SSD? Просто они мне нравятся.

    Начать эту историю можно было бы издалека. Можно было бы даже очень издалека — например, отсюда:



    Именно так выглядит металлический кремний, который потом переплавляют в специальных печах, режут на тонкие диски и делают чипы. Об этом я, возможно ещё расскажу как-нибудь. А пока представим себе, что чипы у нас уже сделаны, фольгированный текстолит подготовлен, и мы можем двигаться дальше.

    Листы текстолита загружают на конвейерную линию вручную. Особенности конвейеров разных производителей немного различаются. У некоторых линия полностью автоматизирована, у других некоторые операции производятся вручную. Например, у A-DATA и некоторых китайских производителей вручную производится визуальный осмотр чуть ли не каждой платы, а на каком-то заводе вручную даже разделяют лист текстолита на части после пайки всех деталей.

    Делить его приходится потому, что почти до конца линии лист идёт целиком. Заготовки с протравленными дорожками, прорезанными отверстиями и нанесённой маркировкой либо изготавливаются на самом заводе, либо заказываются у отдельной компании, специализирующейся именно на производстве таких плат. Мне не удалось найти качественную фотографию заготовки для SSD дисков, потому чтобы создать примерное представление о том, как это выглядит, ниже фотография заготовки для модулей RAM.



    После подготовительных этапов заготовка попадает в машину, которая по трафарету автоматически наносит паяльную пасту, смесь мелких частичек олова с флюсом (спасибо Ocelot за уточнение). Представленная ниже машина с завода Kingston внешне напоминает дроида из какой-нибудь космической саги.



    Под тёмным стеклом — трафарет с прорезями и большой валик с пастой, сероватой вязкой массой. Из этого дроида заготовка попадает в аппарат для проверки точности нанесения пасты. Частью этого аппарата нередко служит и человеческий глаз, но без компьютерной проверки не обходится. После нанесения заготовка попадает в машину, монтирующую SMT компоненты (от Surface Mounting Technology, технология поверхностного монтирования). Все детали, от мельчайших резисторов до контроллеров и чипов памяти, подаются в машину такими вот пулемётными лентами:



    На выходе из машины — ещё одна проверка, на корректность размещения деталей. Тут соотношение автоматика/человек также варьируется в зависимости от завода. Проверка пройдена, и наш будущий диск готов к выпечке. Да-да, выпечке. Чтобы не стрелять прицельно лазером по каждому контакту каждой детали, текстолит вместе со всеми деталями просто-напросто запекают.



    Эта длинная технологическая печь в зависимости от завода делится на 7-12 зон, в которых температура меняется от 90-150 градусов на входе до 250-280 в самой горячей зоне ближе к выходу (на самом выходе температура достаточно быстро снижается, и из печи выходит уже охлаждённое изделие). Да, теперь это смело можно называть изделием. Оно ещё не готово к использованию, но близко к этому.

    После печи специальные аппараты производят проверку корректности пайки. Компьютер сличает снимки различных областей платы со снимками-образцами, и если обнаруживается проблема, плата отправляется на ручную проверку. На некоторых заводах пайку также дополнительно проверяют в рентгеновском диапазоне.

    После проверки пайки изделия маркируют стикерами, по которым завод-изготовитель сможет отследить полную историю, и наконец-то разделяют. Наступает этап тестирования. Первая его часть происходит ещё на линии. В контроллер автоматически загружается временная прошивка и производятся короткие первичные тесты, которые занимают несколько секунд, и если всё в порядке, отправляются в цех тестирования и прошивки.

    Так, Lite-On производит тест на скорость устаревания в специальных термокамерах при повышенной температуре. Это позволяет быстро выявить бракованные чипы. По статистике на этом этапе отбраковывается всего примерно 0,1% партии. Тест длится от пары часов для дисков на 64 Гб до почти суток для дисков 512 Гб. В течение теста производится постоянное чтение-запись в ячейки.



    У A-DATA тестирование происходит не так жёстко. Диски подключаются к специальным стойкам на открытом пространстве, где производится дополнительное тестирование, заливка прошивки и разметка файловой системы.

    Если же речь идёт о тестировании новых, недавно разработанных моделей, они обязательно проверяются на совместимость с большинством современных популярных платформ. Одних только ноутбуков на тестовой площадке Lite-On насчитываются сотни, и каждый месяц добавляются новые. Всего в лаборатории для тестирования новых моделей продукции 85 стоек, в каждой по 5 тестовых платформ плюс одна для записи логов.



    После тестирования изделия пакуют в корпуса, клеят фирменные наклейки и упаковывают. В основном это делается вручную, хрупкими ручками азиаток. Хотели бы себе один такой лоточек?



    А дальше всё просто. Диски пакуются в заводские коробки и отправляются оптовикам. Один завод способен произвести миллионы, а то и десятки миллионов дисков в год. И все они ждут своего момента, когда попадут в Ваши компьютеры и серверы.

    В ближайшее время я планирую рассказать о различных типах ячеек памяти в SSD дисках, их преимуществах и недостатках. Подписывайтесь на наш корпоративный блог и следите за обновлениями.
    ua-hosting.company
    397.96
    Хостинг-провайдер: серверы в NL / US до 100 Гбит/с
    Support the author
    Share post

    Comments 29

      +107
      Топик in a nutshell:

        +29
        После такого, рисование совы покажется подробным мануалом.
          +2
          Мне кажется, если я расписал бы теорию к лабам, это было бы гораздо интереснее, там описываются технологические процессы производства микросхем именно на листах кремния.
            +2
            Распишите, пожалуйста!
          +21
          Это технологический процесс производства любой электроники, не только SSD.
          Где подробности кроме «запекаются» и «тестируются»?

          Ни о чем, короче.
            0
            Вы знаете больше? С удовольствием почитал бы.
            +2
            Про ADATA впрниципе согласен, для тестов железа искали самый минимальный по объему диск — нашли адату на 32гига, подключили — в результате выяснилось:
            1) Харды тестируются под чем-то на основе линукса ( иначе объяснить наличие строк c ошибками питона на не найденые файлы гдето в /usr/share я не могу )
            2) Лог этого тестирования пишется на сам хард, начиная с нулевого сектора
            3) Это делается явно гдето в азии, иначе объяснить некоторые имена не получается.
              +17
              Мне больше нравится вот этот видеоролик производства:

                0
                Азиаты собирают, европейцы упаковывают, американцы пользуют.)
                0
                Ну в принципе ни чем не отличается от производства любой электроники… не?
                  +2
                  А почему «SSD диски»? Там дисков-то нет никаких.
                    +1
                    В RAM диске тоже как бы нет…
                      +1
                      Это как дискета на иконке save, через пять лет и знать не будут откуда пошло «диск» :)
                        +1
                        Метафора.
                          0
                          Скорее, тавтология.
                            0
                            Отнюдь. Тавтология была бы, если бы было «CD диск» — то есть «компакт-диск диск» или «HDD диск». А в SSD «D» — это «drive».
                          0
                          А почему Ethernet порты? Туда корабли никакие не причаливают. :) Устоявшееся словосочетание просто.
                          +8
                          У нас на фирме по производству светодиодных модулей всё так же точь в точь. Те же станки, те же печи, платы вручную вырезаем…
                          Наверное, мы взяли не тот кусок кремния, раз вместо SSD получаются светильники… а так хотелось!
                            +2
                            Вопрос не по теме, но очень меня интересующий:
                            Металлический кремний — дорогой материал? Можно ли из него сделать, например, кольцо (которое на палец)? Будет ли такое кольцо оставлять следы/стираться со временем?
                            Я увидел фото в начале статьи, и теперь мысль о таком аксесуаре мою голову не желает покидать…
                              0
                              Кольцо — можно. Свойства будут примерно такиеже, как и у камня. Насчет вреда — не уверен, но если кремний не легированный то врядли ( а вот с германием точно всё было бы плохо — штука канцерогенная ) чтото плохое будет. Вопрос только в том, кто его делать будет. Собственно исходного материала в земной коре куча — но вот избавление от примесей штука не дешевая, кремний переплавляют несколько раз в спец. печах. В теории остатки от производства пластин/ отходы/ затравки и прочее врядли особо ценные, а на практике оные снова отправляются на переплавку.
                                0
                                Кремний сам по себе — материал дешёвый (получается в промышленных масштабах из песка) и химически малоактивный. Но хрупкий. Кольца толком сделать не получится. А из кремния в основном состоит, например, фарфор.
                                  0
                                  То бишь проще будет изготовить из керамики. Ок, спасибо за ответы вам и JerleShannara
                                    0
                                    но там не чистый Si, а оксид… Так же можно отлить из силумина (Al + Si 7...40%) — это очень технологично, китайцы из него все, что угодно отливают. Но часто получается хрупкий (особенно, если кремния много)…

                                    Si 99% дешев. Si 99.999% — дороже. Полупроводниковой чистоты — существенно. Изотопно-чистый 28 Si полупроводниковой чистоты — от цены будет восторг :-)
                                      0
                                      Не только китайцы силумином балуются. В десятом семействе ВАЗ из силумина сделали опоры, крепящие двигатель к кузову. Наблюдал несколько лет назад служебную 11-ю, у которой через 2 месяца после окончания гарантии засвистел ремень: когда мы открыли капот и увидели, что движок лежит на «подушке» обломком одной из этих силуминовых опор, у нас челюсти отвисли. Обошлось заменой опоры: аккуратно дотащили машину до сервиса с лебёдкой, там всё сделали.
                                  +2
                                  Хм. я вот что не понял. SSD характеризуются чуть ли не штучным количеством циклов записи в ячейку. Так их ещё и тестируют, производя «постоянное чтение-запись в ячейки»?
                                    +1
                                    Ну если и запишут/считают пару раз из 100 000 — 200 000 — то ничего плохого не будет. Я только за это. Если бы еще все мониторы тестировали каждый пиксель перед продажей…
                                      0
                                      С этой гарантией Dell премиум-класса вы сможете заменить панель даже с одним битым пикселем, обнаруженным в период действия ограниченной гарантии на оборудование Limited Hardware Warranty.
                                      пруф

                                      Вероятно таки тестируют раз такие гарантийные условия способны предоставить…
                                        0
                                        видимо, по крайней мере, можно _купить_ такую гарантию, что если увидишь пиксель — можешь поменять (типа лотереи).
                                      +2
                                      100000 Циклов, если диск на основе SLC ( дикая редкость — сейчас только если для промавтоматики будут такое делать )
                                      10000 Циклов, если MLC ( основная масса того, что сейчас можно купить )
                                      менее 10000 циклов — TLC ( начала появляться, как пример 840-ые гнусмасы ).
                                      Тестируют, судя по тому, что я с adata прочитал одним сплошным циклом чтения/записи по всей поверхности, т.е. ничего плохого не сделается даже TLC флешу.
                                      Но в нормальных фирмах принято с каждой партии по несколько случайно выбранных девайсов состарить до смерти ускоренными методами, чтобы потом не было «а, у вас все 10 хардов в рейде нае*****лось, ну чтож, это у нас партия бракованная была, извините гыгыгыгы.». Благодаря такому производитель знает, что на текущей партии отклонения качества монтажа/сборки не было, платы в печке не перегрели насмерть, а СуньХуньЧай правильно зарядил расстановщик SMD комплектухи, да и сам расстановщик жив.

                                    Only users with full accounts can post comments. Log in, please.