Фильм о технологиях производства электроники: от легирования кремния, до сборки компьютера
Я перевёл на русский язык фильм Silicon Run II (Кремниевый забег, часть 2), в котором очень интересно и наглядно показаны этапы производства современной электроники. Видеоряд почти целиком состоит из съёмок реальных производственных линий, многие из которых не найти в других местах.
Текст читает Павел Поцелуев (канал Alpha Centauri). Приятного просмотра.
Хоть фильм и снят в 1993 году, но эти же самые технологии используются сегодня на производстве компьютеров, смартфонов и других электронных устройств.
Например многочиповые сборки сейчас применяются не только в суперкомпьютерах, но и в бытовых компьютерах:
«Чиплет» AMD Threadripper 3990X со снятой металлической крышкой-теплораспределителем
Графический модуль XBOX 360 из двух чипов на одной подложке
Технология поверхностного монтажа практически не изменилась. Сегодняшние установщики компонентов (pick-and-place machine) работают быстрее и способны размещать компоненты меньшего размера.
Я работал с таким станком: одна голова, две камеры снизу для компонентов, одна на голове, около 40 автоматических питателей (податчиков) компонентов, автоматическая смена насадок.
Пайка волной используется для выводных компонентов. Приклеенные компоненты можно увидеть, например, на печатных платах блоков питания с нижней стороны.
Плата компьютерной мыши. Видно красные капли клея под SMD-компонентами.
Корпусирование кристаллов в пластиковые корпуса с различными видами выводных рамок, широко применяется в производстве компонентов бытовой электроники.
Печатная плата интернет-маршрутизатора
Часть про программное обеспечение немного устарела, но в общем смысле верна. Список типов системного ПО значительно расширился, а приложения всё так же используют ОС для управления компонентами компьютера.
Интересные места в фильме
Станок контролирует усилие при установке выводных компонентов. Здесь установщик не попал с первого раза в отверстия и сделал ещё несколько попыток.
Обычно, при некотором числе ошибок станок должен выбросить компонент в корзину дефектных деталей, взять другой компонент из питателя и попытаться установить его. Это позволяет не останавливать сборочную линию.
Написание статьи по материаловедению прервано маленьким человеком одним из самых жестоких способов.
В эпизоде с разваркой выводов можно рассмотреть процесс формирования дугообразной перемычки сразу после прикрепления проволоки к площадке кристалла.
отсюда
Принцип УЗС основан на приложении к области интерфейса проволоки и контактной площадки механических колебаний высокой частоты (~70 — 100 кГц) при одновременном воздействии давления в течение определённого периода времени. В результате высокочастотного трения соприкасающиеся поверхности деформируются, разогреваются и освобождаются от оксидных плёнок. В результате происходит соединение материалов проволоки и контактной площадки на атомарном уровне.
Плюшевая игрушка на шкафу мейнфрейма.
Ещё один способ разделения пластины на отдельные кристаллы — скрайбирование. Та же алмазная пила надрезает пластины, а затем они прокатываются роликом и разламываются на части.
На заставке фильма бегущая вафля, характерной круглой формы со срезанной хордой.
Кремниевая пластина на английском называется »wafer», что буквально переводится, как »вафля». После изготовления чипов, на ней виден рисунок »в клеточку».
aliexpress
Если кому-то нужно, то на aliexpress недорого продаются неразрезанные кремниевые пластины с чипами. Искать по тексту «silicon wafer».
По числу промаркированных чипов, можно оценить процент выхода годных кристаллов с одной пластины.
По слухам, для процессоров Intel и AMD с большими кристаллами, это значение лежит в диапазоне 30–70%, в зависимости от отлаженности технологического процесса.
Набор дискет со скринсейверами для Мака на тему Стартрека за 75 долларов.
Компьютеры в фильме
Macintosh SE/30
В первых кадрах с упаковкой компьютеров можно видеть модификацию Macintosh SE, выпускавшуюся с 1989 года.
отсюда
HP 95LX
Предшественник наладонников от Hewlett Packard с MS-DOS и аналогом процессора Intel 8088.
В фильме работа с этим компьютером не выглядит комфортной.
отсюда
DECStation 5000
Инженер использует одну из модификаций рабочей станции DECstation 5000 c двумя блоками дополнительных накопителей справа. Работает на MIPS процессоре R3000/R4000, один из вариантов которого также установлен в Sony PlayStation (первого поколения) и в Sony PSP. Операционной системой является разработанный DEC вариант Unix.
отсюда
отсюда
И ещё одна DECStation 5000 с довольно уродливой мышкой.
отсюда
Apollo DN4000
Apollo Computer (в конце 1980-х купленная HP) производила серию рабочих станций, одну из которых можно увидеть в фильме в эпизоде про трассировку печатных плат. Работает на Motorola 68k и варианте операционной системы Unix.
В фильме яркий зелёный светодиод монитора в верхнем правом углу заклеен пользователем.
отсюда
отсюда
Macintosh
Одна из модификаций первого «Макинтоша» управляет установкой для тестирования материнских плат.
отсюда
Macintosh II
На сборочной линии Macintosh IIci, выпускавшийся с 1989 года.
отсюда
IBM PS/2 Model 9577
Упомянутая выше статья по материаловедению пишется на IBM PS/2 с процессором Intel 80486DX2 и операционной системой OS/2 v2.00.
отсюда
VAX 9000
Мейнфрейм с плюшевой игрушкой — это суперкомпьютер от DEC VAX 9000. Точную модификацию определить сложно. Видел такой же компьютер в фильме Майкрософта от 1991 года.
На этом фото можно рассмотреть способ установки сборок в планарный модуль, а так же понять, почему силовые разъёмы так расположены на корпусе сборки:
PowerBook
Слева в кадре Apple Macintosh PowerBook 140/145, справа PowerBook 160. Это второе поколение ноутбуков от Apple. У обоих был монохромный экран и процессор Motorola 68k.
PowerBook 140
PowerBook 160
Неопознанный POS-терминал в ресторане
Предположительно, IBM, выпущенный в период 1989–1993. Имеет сенсорный экран и монохромный янтарный ЭЛТ монитор. Возможно, кто-то из вас поможет с идентификацией.
Компьютеры, используемые для управления станками на производстве, сложно идентифицировать. Но даже при определении аппаратной платформы они работают на специализированном ПО, информацию о котором крайне трудно найти, если вообще возможно.
Что дальше?
Я планирую перевести фильм Silicon Run I из этой же серии, в котором детальнее рассказывается о процессе изготовления полупроводников на кремниевой пластине. В нём с наглядными анимациями и пояснениями показаны процессы выращивания кристалла, легирования пластин, осаждения, травления и принципы работы МОП-транзисторов.
Ещё есть фильм о МЭМС-технологиях, в котором, в частности, есть пример изготовления и объяснение принципа работы печатающей головки струйного принтера.
Если хотите поддержать меня в этом, то можете прислать донат, который я использую для оплаты работы актёра озвучания.
Можете подписаться на мой канал в телеграме, где я иногда выкладываю материалы про разработку интересных электронных устройств и анонсы подобных публикаций.
Спасибо за внимание.
