Экскурсия на фабрику Gigabyte: производство материнских плат и видеокарт

Как вы наверняка знаете, компания Gigabyte является одним из лидирующих производителей компьютерных комплектующих в мире. Больше всего эту компанию знают за материнские платы и видеокарты, но Gigabyte также производит серверы, мобильные телефоны, блоки питания, кулеры и даже сетевые продукты. Однако наш репортаж будет посвящён фабрике Gigabyte по производству материнских плат и видеокарт.

Мы начнём с входа, где Gigabyte построила модель штаб-квартиры из лотков CPU, радиаторов и других компонентов, которые продаёт компания. Первый шаг в разработке дизайна материнской платы заключается в осмыслении того, на какой платформе она будет строиться. После выбора платформы инженеры работают с производителями чипсетов, такими как AMD и Intel, чтобы разработать схему продукта. Производители чипсетов предлагают эталонные дизайны, после чего Gigabyte проводит начальную работу, определяя спецификации платы и продумывая набор дополнительных компонентов. На данном этапе решается вопрос о добавлении RAID-контроллеров, звуковых кодеков, интерфейсов и других функций.

После того как спецификации будут утверждены, команда инженеров приступает к поиску оптимальной раскладки с помощью программной симуляции. Это позволяет проверить плату на ошибки и сделать другие изменения до того, как раскладка будет физически реализована в плате. Во время этого процесса инженеры принимают во внимание множество параметров - даже реальную длину дорожек на плате.

В процессе определяются и слои материнской платы. Обычно создается четырёхслойная плата, где имеются следующие слои.

Слой 1: верхний слой. Служит для передачи сигналов.
Слой 2: медь. Распределяет питание.
Слой 3: медь. "Земля".
Слой 4: нижний слой. Служит для передачи сигналов.

Компоненты, прокладка дорожек и раскладка симулируются с помощью специального ПО. Часто раскладка проходит через несколько версий, у которых выполняются какие-либо оптимизации, исправляются ошибки или меняется компонент. Конечно, весь приведённый процесс мы описали только упрощённо, но именно такие основные шаги проходит материнская плата до её производства.

На фотографии выше показан цех производства. Здесь на плату устанавливаются разные компоненты, которые в итоге и составляют готовый продукт. В ходе одного гармоничного процесса вместе собираются печатная плата, резисторы, сокеты, гнёзда, чипы и т.д. Процесс производства автоматизирован не полностью. Некоторые этапы требуют вмешательства человека. Установка некоторых компонентов происходит вручную, но большая часть работы выполняется машинами. Чтобы войти в помещение, нужно пройти через воздушную камеру, где с одежды сдуваются посторонние частицы.

Потоки воздуха сдувают частицы пыли, очищая одежду. На фотографии видна очередь в воздушную камеру.

На фотографии показана печатная плата, передвигающаяся по конвейеру. На неё будут нанесены различные компоненты, и рано или поздно плата поступит в установку для пайки волной припоя.

Плата проходит через несколько машин, где наносятся разные компоненты. Если предусматривается поверхностный монтаж (SMT), то компоненты подаются в виде ленты на катушке. Роботы извлекают компоненты с катушки и наносят их на плату с хирургической точностью.

На фотографии показана установка для пайки волной припоя. Материнская плата покрывается так называемой припойной маской, которая изолирует печатную плату от жидкого припоя. Те места, где маска не нанесена, сразу же схватываются жидким припоем - в точках пайки. Для компонентов поверхностного монтажа используется процесс пайки расплавлением полуды, когда плавится припой, заранее нанесённый на поверхность платы. Когда припой схватится, то компоненты будут прочно держаться на своём месте. Интересный факт: припойная маска определяет цвет платы, который обычно зелёный.

Выше приведён ролик на YouTube, который показывает установку для пайки волной припоя в работе. На нём небольшая установка выполняет так называемую выборочную пайку волной. Такой способ не очень хорошо подходит для масштабного производства, но для небольших исправлений, например, для ремонта он годится.

Следующий ролик показывает более типичную для конвейера установку для пайки волной припоя. Припой формирует дугу, захватывающую нижнюю часть печатной платы, в результате чего он прихватывает участки, не защищённые маской.

На фотографии наполовину заполненная материнская плата выходит из установки для пайки волной припоя, где на плату был нанесён сокет CPU и чипсет. На следующем этапе припаиваются мелкие компоненты, такие как резисторы и конденсаторы. После этой фазы плата пройдёт через неавтоматизированный этап конвейера, на котором специалисты установят на плату крупные компоненты, такие как разъёмы и гнёзда.

Продолжение экскурсии на завод Gigabyte

На фотографии вы видите работу специалиста, который устанавливает гнездо для дополнительного питания CPU 12 В.

Специалист проверяет плату, чтобы убедиться, что все компоненты находятся на своих местах. После этой фазы плата проходит через финальный процесс пайки волной, когда все компоненты закрепляются.

Видеокарты

Видеокарты Gigabyte проходят через похожий процесс. Иногда две платы крепятся вместе и разделяются после пайки. Кстати, вы можете сказать, какой GPU используется на этой видеокарте?

Специалист прикрепляет крупный кулер GPU к видеокарте.

После завершения сборки материнские платы и видеокарты тщательно тестируются. На фотографии выше видно, что Gigabyte не обошла вниманием ни один компонент. Все порты, сокеты и разъёмы скрупулёзно тестируются. Если возникнет ошибка, то плата будет направлена в лабораторию, чтобы найти причину. Иногда причиной бывает сбойный компонент, который можно легко снять и заменить. Именно для этой задачи и нужна установка выборочной пайки волной, которая была показана чуть раньше.

Ещё один снимок тестовой установки. Обратите внимание на сдвоенные тестовые карты PCIe CrossFire и SLI.

Другая линия конвейера отвечает за подготовку упаковки. Она выпускает коробки для каждой отдельной линейки материнских плат. На приведённой фотографии показана машина, которая вырезает и сгибает коробку в нужных пропорциях, после чего она отсылается на линию сборки.

Во время этого этапа происходит комплектование коробки дисками, аксессуарами, инструкцией и т.д. Готовые материнские платы и видеокарты попадают на этот этап для финальной сборки. Мы прихватили парочку готовых моделей в нашу лабораторию.

Готовые коробки упаковываются в более крупные картонные ящики для отправки клиентам компании. На коробку клеится этикетка с серийными номерами и описанием моделей. На этом наша экскурсия по сборочной фабрике Gigabyte закончена.