Af Torben Okholm, Alt om Data
Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.
Gigabyte har kapacitet til at producere tre millioner kort om året, og hvert eneste kort bliver samlet og afprøvet manuelt. Men før de kinesisk producerede kredsløb når frem til porten hos Gigabytes hightech-fabrik på kanten af bydelen Xindian i Taipei, har udviklingsprocessen været i fuld gang. Arbejdet med et nyt chipsæt-design tager et helt år, og den forskning, der ligger bag det, tager endnu længere tid.
Jeg har siddet blandt skyerne over Taipeis bankkvarter, højt oppe i skyskraberen Taipei 101. Her har jeg talt med Gigabytes vicedirektør for bundkort, Henry Kao, og chefen for divisionen for produktudvikling, Jackson Hsu, for at finde ud af, hvad det helt nøjagtigt kræver at få det nye chipsæt-design på gaden.
Selvstændig udvikling
Den taiwanske virksomhed arbejder med chipsæt året rundt, og den er en af Intels vigtigste udviklingspartnere. »Vi behøver ikke Intels referencekort, for vi laver referencekortet til Intel,« siger Henry Kao grinende. »Intel får ideen til et nyt chipsæt, og når de er nået til et bestemt niveau, giver de ideen til Gigabyte, så vi kan fortsætte udviklingen af referencekortet.« Det er det kort, der bliver bragt rundt til de andre laboratorier, således at Intel kan vise det nye designlayout frem.
»Med et nyt chipsæt tilbringer vi som regel et år med at udvikle i samarbejde med Intel. Når følelsen er rigtig, bliver dette design frigivet til de andre producenter af bundkort. Derfra laver vi vores egne specifikationer, og der går en måned, før vi har de første fungerende eksemplarer,« siger Kao.
De indledende designhold, der er med i samarbejdsprojektet, er som regel meget små. »På dette trin er der ikke brug for at inddrage for mange mennesker, blot et enkelt hold, der helliger sig Intel,« siger Jackson Hsu. »Så snart chipsættet er mere modent, udvider vi holdet.« Når referencedesignet er færdigt, kan bundkortproducenterne begynde at lave deres egne varianter af det samme kort: top-mellem- og bundudgaverne af chipsættet. Hsu er chef for divisionen for produktudvikling, og han er stærkt involveret i denne fase. »Som planlægger kender man de grundlæggende aspekter ved chipsættet og cpu’en, men man er nødt til at spørge sig selv, hvad man skal tilføje. Hvad gør konkurrenterne, og hvad ønsker kunderne? Hvad er den nyeste teknologi? Så har man alle de elementer, man skal bruge, og man skal begynde med at udvælge dem. Hvad skal man bruge til de allerdyreste kort? Så går man længere ned ad skalaen, hvad skal man fjerne? Det er den samme proces hvert år, men elementerne er forskellige.«
Hvordan vælger man, hvilke komponenter der skal være i topkortene, og hvilke man skal fjerne? Som altid er det altafgørende princip omkostningerne. Det er ikke noget problem at tilføje et par usb-slots på hele serien af bundkort, for omkostningen er minimal. Men andre dele må uundgåeligt skæres af de dyreste kort.
Styr på udgifterne
Det område, hvor det kniber for bundkortene i den billige ende, er den nyere teknologi: »Jeg kan ikke have alting i 24-phase,« siger Hsu, der her taler om den 24-phase-strøm, der bliver brugt til at stabilisere strømsignalet på de bedste bundkort. Den skal reduceres længere nede i kortenes hakkeorden fra 24 til 12.
Omkostningerne er imidlertid ikke nødvendigvis det generelle hensyn, der styrer Gigabytes bundkortdivision. Den aktuelle divisionsdirektør er en vis hr. Lin, en mand, der er steget i graderne. Han har haft hænderne nede i det, der indgår i både design og produktion, og han kender de områder, hvor besparelser ville føre til et ringe produkt.
Der er for eksempel anbragt et kobberlag på 57 gram mellem kredsløbets lag. Det absorberer og fordeler den enorme varme, som processoren, chipsættet og strømregulatorerne genererer. Det betyder, at Gigabytes kort er en anelse dyrere at producere, men i det lange løb har det reduceret antallet af tilbagetrækninger i en sådan grad, at alle virksomhedens bundkort nu inddrager den samme proces.
Beslutningen om at flytte halvdelen af virksomhedens bundkortproduktion til denne relativt nye Taiwan-baserede fabrik har heller ikke været uden omkostninger. Arbejderne her forventer – og får – en langt højere løn end for eksempel deres kinesiske kolleger i Shenzhen. Og med tre skiftehold, der hver arbejder i otte timer, bliver det til mange mandetimer (eller rettere ungkvindetimer), der skal betales hver dag.
Men denne fabrik beskæftiger sig med virksomhedens top-bundkort og grafikkort såvel som med notebooks, mobiltelefoner, servere og komplette desktop-pc’er. Når man har en højteknologisk fabrik af den art tæt på forsknings- og udviklingsholdene hos Gigabyte, kan man hurtigt ændre de nødvendige designændringer. Som Jackson Hsu senere sagde: »Nogle af vores kunder vil stadig gerne have, at der står Made in Taiwan på Gigabytes produkter.«
Opmærksomhed på detaljen
Når designarbejdet er færdigt, og alle de forskellige udgaver af et specifikt chipsæt er blevet lavet, gælder det selve produktionsprocessen.
Det mest slående – efter at vi var blevet udstyret med blå overtrækssko og en svineinfluenza-maske, og hvert eneste støvgran var blæst af os i den største hårtørrer øst for Gun-Britt – var mængden af motiverende materiale rundtomkring på fabriksgulvet.
Meget af det synes at henvende sig til internationale gæster, for det er alt sammen på ret ubehjælpsomt engelsk. Noget af det mest slående var en plakat, der vis-te, hvordan en løs møtrik førte til, at en kinesisk Boeing 737 eksploderede – en påmindelse om enten at fokusere på selv de mindste detaljer eller opleve de frygteligste konsekvenser. En anden perle var et skilt på både kinesisk og engelsk, der opfordrede arbejderne til at »være mere ansvarlige, klage mindre, være mere opmærksomme og begå færre fejltagelser«.
Det ser imidlertid ud til at virke, og Nan-Ping-fabrikken har kapacitet til at lave en kvart million kort om måneden – som en af fire Gigabyte-fabrikker i Taiwan og Kina. Med et produktionsanlæg, der bogstavelig talt arbejder i døgndrift med at lave en lang række former for hardware, herunder 50.000 grafikkort og 5.000 servere om måneden, har de ansatte nok at se til.
Det hele skal samles
Der er fire stadier, når det gælder produktionsprocessen for bundkort og grafikkort her på Nan-Ping. Det første er surface mount technology (SMT), hvor de mindste komponenter bliver placeret på de nøgne trykte kredsløb. Det næste er dual inline package (DIP), hvor de større elementer bliver monteret. Så kommer testfasen, og til sidst bliver kortene sendt af sted til indpakning. Hver af disse processer finder sted på separate produktionslinjer og ofte på forskellige etager. Men det tager kun omkring et kvarter at gøre det enkelte kort færdigt fra begyndelsen til det indpakkede resultat.
Det første trin, SMT-processen, er det mest automatiserede af dem alle. Alle Gigabytes trykte kredsløb bliver fremstillet i Kina i overensstemmelse med virksomhedens specifikationer og sendt af sted til de forskellige fabrikker. Så snart pc-kortene når frem til en af de 11 SMT-produktionslinjer i Nan-Ping-fabrikken, bliver hvert kort sendt gennem en loddemaskine. Den placerer de områder med loddemateriale, der skal til for at holde de forskellige komponenter, som bliver anbragt i det næste trin.
De mindste komponenter, helt op til northbridge- og southbridge-chips, bliver placeret i ruller af forskellig størrelse. De sender deres indhold ind i enten højhas-tigheds- eller multifunktionsmontører. Disse montører minder om sømpistoler, og de skyder chips, modstande og kapacitorer ud på bundkortet med en utrolig has-tighed. Højhastighedsmontøren kan placere en komponent på 0,1 sekund, og den gør det med imponerende nøjagtighed.
Når alle disse små dele er blevet placeret på kortet, bliver hele kredsløbet ført ind i en ovn, som udfører det, der bliver kaldt reflowlodning. Den består i at smelte og genplacere loddematerialet, således at de nye komponenter bliver fikseret.
Den sidste del af SMT-processen er afprøvning. For hvert trin skal hvert bundkort og hvert grafikkort gennemgå den samme strenge testprocedure. Først kommer inspektionen, der efterfølges af test af kredsløbet. I dette tilfælde, hvor der er mere end 1.300 komponenter på et bundkort, er inspektionen automatisk med en optisk mekanisme, der på få sekunder bruger et stroboskop til at sikre, at hver komponent er korrekt placeret. Så kommer den første manuelle inspektion, der bliver efterfulgt af test af kredsløbet, som undersøger de nyligt placerede komponenters elektriske ydelse.
DIP og varme
Det er DIP-processen, og det er her, der bliver brug for langt mere arbejdskraft. Der er kun fire produktionslinjer i denne del af fabrikken i sammenligning med de 11 i SMT-delen, men der er 50 operatører på hver af dem. De arbejder med manuelt at placere dele på kredsløbet. De komponenter, der bliver tilføjet i denne sektion, er pci-stik, hukommelsesslots og alle kortets input- og outputenheder.
Når disse komponenter er på plads, bliver kortet kørt gennem en bølgelodningsmaskine for at sikre disse seneste tilføjelser, før det går videre til endnu en manuel undersøgelse, der afslører eventuelt manglende loddemateriale eller ikke-sikrede komponenter. I denne fase bliver alle kølerne monteret på chipsættet. Når de er på plads, følger der en næsten identisk inspektion og en kredsløbstest.
På samme etage som DIP-proceduren er der seks testlinjer. Det er her, alle kortene, hvad enten det er bundkort eller grafikkort, gennemgår et komplet eftersyn. De gennemgår først funktionstesten, hvor bundkortene bliver anbragt i testmaskiner og får et eftersyn af al funktionalitet. Så kommer burn-in-testen, hvor hvert kort bliver udsat for 45 graders varme efterfulgt af minus 10 grader. Det skal sikre, at det endelige resultat kan klare de daglige temperatursvingninger, som det kan komme ud for. Så er det videre til den afsluttende undersøgelse og derfra til indpakning og forsendelse.
Den største overraskelse på Gigabyte-fabrikken var mængden af menneskelig arbejdskraft, der indgik i hvert trin i processen. Når du næste gang skal købe et bundkort eller et grafikkort, eller du blot kigger indenfor i din pc, skulle du tænke lidt over, hvor mange hænder det kredsløb har været igennem.
SMT
Påføring af loddemateriale
Komponentplacering
Reflowlodning
Afprøvning og inspektion
DIP
Manuel montage
Bølgelodning, eftersyn
Kølermontering
Test og inspektion
Test
Funktionstest
Burn-in-test
Inspektion
Pakning
Emballagefoldning
Ekstraudstyr
Pakning
Forsendelse
Henry Kao (foroven til venstre) og Jackson Hsu (foroven til højre) er begge udprægede bundkortfolk, og det er meget tydeligt, når man taler med dem om deres forhold til det omskiftelige grafikkortmarked. »De laver
ikke blot deres referencedesign,« siger Kao. »De sælger deres referencekort til de forskellige virksomheder, og de skifter blot etiketten ud.«
»Sommetider siger de først til lige før en lancering,« siger Hsu. »De siger blot ”sådan ser det ud, hvor mange vil I have?” Alle får referencekortet ved lanceringen, og først derefter frigiver de designsæt, så folk kan lave om på tingene. Men så er det nye produkt allerede lanceret, den nye teknologi er på gaden. Det er noget helt andet med bundkort, hvor alle fra begyndelsen har forskellige udgaver af P35, P45 og P55.«
»Grafikkort er en helt anden sag, det marked bliver stadig kontrolleret af Nvidia og ATI. Det kommer til at ændre sig i fremtiden.« Kao smiler selvsikkert ved spørgsmålet om Gigabytes tætte forhold til Intel og dets betydning for muligheden for at markedsføre produkter fra foretagender bag de to store. »Vi er partnere, og hvis Intel er på vej med ny teknologi, tror jeg, at Gigabyte også vil være med.«