Các phóng viên của trang AnandTech mới đây đã được dẫn đi tham quan một vòng nhà máy sản xuất SSD của OCZ (giờ đã là một công ty con trực thuộc Toshiba). Thông qua chuyến đi này, họ đã chia sẻ khá nhiều thông tin thú vị về các công đoạn làm ra một ổ SSD, từ lúc chỉ là những con chip, những bo mạch riêng lẻ cho đến khi chúng đã được gắn nhãn đẹp đẽ và đặt vào hộp để sẵn sàng giao đi trên toàn thế giới. Cuối bài còn có thêm quy trình phát triển (tiền sản xuất) mà OCZ áp dụng để thiết kế nên các dòng SSD của mình. Mời anh em xem qua để hiểu thêm về việc sản xuất ra những chiếc SSD mà chúng ta vẫn thường hay sử dụng nhé.
Nhà máy ở Đài Loan
Cơ sở sản xuất của OCZ được đặt tại quận Zhongli thuộc thành phố Taoyuan, Đài Loan, cách thủ đô Đài Bắc khoảng 45 phút lái xe. Thực chất thì nhà máy này được sở hữu và vận hành bởi Powertech Technology Inc (PTI) do Toshiba, công ty mẹ đã mua lại OCZ trước đây, muốn OCZ bán đi nhà máy của mình nhằm kết thúc thương vụ, trong khi đó PTI thì lại muốn mua một cơ sở sản xuất SSD. PTI cũng có mối quan hệ chặt chẽ với cả OCZ lẫn Toshiba do họ từng tham gia đóng gói chip cho cả hai bên.
Bên trong nhà máy này có hai dây chuyền dành riêng cho OCZ với sản lượng vào khoảng 70.000 đơn vị mỗi tháng. Những dây chuyền này sử dụng công nghệ surface-mount technology (SMT), một kĩ thuật dùng để đóng chip trực tiếp lên bề mặt của bo mạch. OCZ còn có một số dây chuyền dự phòng dùng chung với PTI trong trường hợp nhu cầu tăng cao (ví dụ: khi có đơn hàng của một doanh nghiệp lớn). Nhà máy có thể lắp đến 10 dây chuyền SMT và trong tương lai OCZ sẽ tận dụng điều đó để tăng sản lượng. Và bởi vì STI vận hành nhà máy nên họ cũng có những đơn hàng của riêng mình, như sản xuất SSD cho Kingston chẳng hạn.
Lắp ráp ổ SSD
Việc lắp ráp này không quá khó hiểu, nó đi qua một số công đoạn nhất định mà hầu như nhà sản xuất SSD nào cũng áp dụng. Mọi thứ bắt đầu bằng việc in các bo mạch và phủ chất keo hàn lên các con chip, vốn được thực hiện bởi chiếc máy bên trên.
Nói thêm về keo hàn, nó phải được cất giữ ở nhiệt độ gần 0 độ C nếu không sẽ mất đi các tính chất vật lý của mình. Loại keo này chỉ có thể chịu được nhiệt độ phòng trong vài giờ trước khi trở thành một đống phế thải, và đây cũng là lý do mà OCZ chứa chúng trong những lon nhỏ để hạn chế hư hao.
Khi mạch (PCB) đã được in xong, chúng ta có kết quả như hình bên trên. Bốn tấm PCB cỡ 2,5" có thể được xử lý cùng lúc và tất nhiên, chúng sẽ được dùng cho các ổ SSD chuẩn 2,5" sau này. OCZ và một số nhà sản xuất khác cũng đang nhắm đến việc xài mạch nhỏ hơn cho các ổ lưu trữ của mình bởi máy móc lúc đó sẽ xử lý được nhiều PCB hơn trong cùng một thời điểm, từ đó tăng sản lượng cho nhà máy.
Các bảng mạch giờ đã sẵn sàng để đưa vào đóng chip lên. Chiếc máy mà bạn thấy trong tấm hình này dùng để làm chuyện đó, và những cuộn băng kia thực chất chính là một dải các con chip cũng như điện trở và tụ điện. Khi vận hành, máy sẽ kéo những cuộn băng này vào, tách linh kiện trên đó ra rồi đóng lên đúng vị trí trên bo mạch theo thiết kế ban đầu.
Cận cảnh các con chip nhớ, thành phần chủ chốt của SSD
Quảng cáo
SSD không thể hoạt động nếu bộ điều khiển (controller), và linh kiện này sẽ được đóng lên mạch trong bước cuối cùng trước khi đưa qua giai đoạn kế tiếp.
Khi mọi linh kiện đã nằm đúng vị trí, mạch sẽ được đưa qua một cái lò vi song để nung chảy keo hàn. Đây là lúc các con chip được cố định lên mạch và toàn bộ quy trình này mất khoảng 5 phút. Ban đầu nhiệt độ sẽ tăng dần dần, nhưng khi gần kết thúc thì giảm nhanh. Còn khoảng nhiệt độ là bao nhiêu thì tất nhiên đã có kĩ sư tính toán và thử nghiệm để đưa ra con số phù hợp nhất.
Sau khi "nấu" xong, các bảng mạch có chip sẽ đi qua một hệ thống kiểm tra quang học. Nó sẽ so sánh các PCB được sản xuất ra với một tấm ảnh của mạch PCB chuẩn để xem có lỗi gì hay không, ví dụ như chip bị lệch hay keo hàn không đủ chẳng hạn. Ở giai đoạn này thì vừa có máy kiểm tra, vừa có người kiểm tra bằng mắt thường.
Với những mạch PCB nào cần phải được in chip lên hai mặt thì quy trình nói trên, từ công đoạn in cho đến kiểm tra quang học, được lặp lại thêm một lần nữa bởi dây chuyền chỉ có thể xử lý 1 mặt ở một thời điểm mà thôi. Đây là lý do vì sao nhiều SSD dung lượng nhỏ đều chỉ có 1 mặt chip mà thôi, và nhà sản xuất làm như vậy là để cắt giảm chi phí.
Bước cuối cùng của việc lắp ráp đó là kết nối mạch vào cổng SATA cũng như cổng nguồn. Nhưng cũng có một số công ty tích hợp thẳng hai cổng này lên bo mạch luôn để tiết kiệm thời gian sản xuất. OCZ hiện đang cân nhắc đến việc áp dụng công nghệ này nhưng họ chưa đưa ra quyết định cuối cùng. Trong khi đó, nếu sản xuất các ổ SSD theo chuẩn M.2 thì cổng này đã có sẵn trên bo mạch, nhờ vậy mà ổ SSD M.2 thì sẽ đạt hiệu quả cao hơn về mặt chi phí so với ổ 2,5" truyền thống.
Quảng cáo
Khi việc lắp ráp PCB đã hoàn tất, từng bảng mạch riêng sẽ được cắt ra khỏi khung. Chúng sẽ được đặt vào trong những bộ vỏ kim loại rồi bắt vít cố định, tất cả đều được thực hiện tự động bằng máy.
Cài đặt firmware
Giờ thì phần cứng của ổ SSD đã sẵn sàng, nhưng còn phần mềm thì chưa. Các kĩ sư trong nhà máy sẽ phải download firmware từ máy tính của họ sang ổ lưu trữ để nó có thể hoạt động được. Những chiếc máy tính này được ráp với cấu hình đặc biệt và chạy một biến thể nào đó của hệ điều hành Linux. Công cụ download firmware do OCZ phát triển sẽ được sử dụng trong giai đoạn này.
Khi firmware đã sẵn sàng thì ổ sẽ được chuyển qua giai đoạn thử nghiệm. OCZ đã xây dựng nên một đoạn script đặc biệt dùng để đọc và ghi dữ liệu lên tất cả các ô địa chỉ logic của ổ 8 lần để xác định xem có ô nào bị bad hay không. Nếu ổ có số ô bad cao hơn mức đã định sẵn thì nó sẽ được đem đi sửa hoặc hủy bỏ. Đoạn script nói trên cũng sẽ chạy benchmark bằng một số công cụ thông thường khác để đảm bảo ổ đạt tiêu chuẩn đề ra.
Hiện tại OCZ có đến 2 khu vực test riêng biệt. Khu đầu tiên sử dụng PC bình thường để chạy script nên chỉ kiểm tra được vài chục cái SSD cùng lúc (ảnh trên), còn khu thứ hai dùng một cái kệ đặc biệt (ảnh dưới) có thể kiểm tra đồng thời đến 256 ổ. Chất lượng kiểm tra thì như nhau, có điều không gian và chi phí lao động thì tốn nhiều hơn, chính vì vậy mà công ty đang chuẩn bị di chuyển hết việc thử nghiệm sang khu thứ hai.
Bên cạnh đó, mỗi tháng một lần, OCZ sẽ lấy một chiếc SSD đã hoàn chỉnh ra để kiểm tra Ongoing Reliability Testing (ORT). Bài kiểm tra này sẽ chạy qua nhiều bước hơn nữa để đảm bảo rằng các công đoạn sản xuất không làm thay đổi chất lượng sản phẩm so với ban đầu. Trong ORT, ổ sẽ bị "tra tấn" với các điều kiện sốc nhiệt khác nhau, rồi còn đem đi hoạt động ở nhiệt độ cao (khoảng 70 độ C) để đo xem thời gian trung bình mà ổ có thể chịu được trước khi hỏng vẫn nằm trong giới hạn cho phép.
Trước đây OCZ luôn cố gắng có mặt thật sớm trên thị trường bằng bất cứ giá nào và ra mắt thật nhiều dòng sản phẩm để đáp ứng mọi phân khúc khác nhau. Còn bây giờ, với sự trợ giúp từ Toshiba, công ty tập trung nhiều hơn vào chất lượng và cải thiện hiệu quả vận hành, đồng thời không sản xuất quá nhiều dòng SSD cùng lúc.
Đóng gói
Khi ổ đã đạt hết mọi bài thử nghiệm, nó sẽ được mang đi đóng gói. Trước hết sẽ có một số công nhân dán nhãn lên trên bộ vỏ kim loại của SSD. Công đoạn này hiện được thực hiện hoàn toàn thủ công và đòi hỏi công nhân phải làm rất chính xác nên OCZ đang tìm cách ứng dụng tự động hóa để giúp cắt giảm chi phí cũng như cải thiện năng suất.
Việc gấp các hộp carton thì đã được làm bởi chiếc máy này.
Về phần SSD, sau khi dán nhãn xong thì ổ và các phụ kiện cần thiết sẽ được đặt vào trong một cái hộp thủ công rồi đóng gói cả cái hộp này vào bao plastic. Cả gói này sau đó sẽ đi qua một cái hầm nung để phần plastic ép chặt vào hộp và tạo ra vẻ ngoài đẹp mắt, tươm tất hơn cho sản phẩm.
Mỗi cái hộp như thế sẽ được tiếp tục đặt vào cái khay có sức chức tối đa 10 ổ trên đó, rồi cả khay sẽ được đem vào đặt trong những chiếc thùng lớn để sẵn sàng giao đi khắp thế giới. Những cái khay màu đen mà bạn thấy trong hình sẽ giúp giảm chấn động cũng như các tác động vật lý từ bên ngoài, vốn có thể ảnh hưởng đến ổ SSD của chúng ta. OCZ cũng thực hiện nhiều bài kiểm tra định kỳ để đảm bảo rằng các khay, hộp dùng trong giai đoạn đóng gói vẫn đạt chất lượng cao như ban đầu.
Quy trình phát triển SSD
Phần này mình bổ sung vào để anh em tham khảo cho biết. Tương tự như bất kì sản phẩm nào khác, việc phát triển bắt đầu từ một ý tưởng. Đó có thể ý tưởng về một model mới hoàn toàn, một bản cập nhật cho ổ hiện có, hay một thiết bị với dung lượng cao hơn, kích thước nhỏ hơn, firmware tốt hơn... OCZ cũng như các hãng thường yêu cầu kĩ sư của họ viết một tài liệu dài khoảng 1-2 trang để trình bày ý tưởng cũng như nói về những cơ hội có thể có khi sản phẩm được tung ra thị trường.
Sau đó, nhóm marketing và nhóm kĩ thuật sẽ đóng góp ý kiến của họ. Cả hai bộ phận này đều rất quan trọng bởi dù sản phẩm có hay đến đâu mà bán không được thì cũng vô ích, hoặc ý tưởng rất thú vị nhưng không thể sản xuất do các giới hạn công nghệ ở thời điểm hiện tại thì cũng như không. Thường quy trình này mất khoảng 3 tuần. Nếu được thông qua thì hãng sẽ nghiên cứu sâu hơn, còn không thì hủy bỏ hoặc quay về giai đoạn ý tưởng.
Trong giai đoạn kế tiếp, OCZ sẽ đưa thêm nhân lực cho dự án, rồi bắt đầu lên kế hoạch sản xuất, chi phí cũng như yêu cầu kĩ thuật. Đây là một điều bắt buộc bởi việc sản xuất như thế có thể cần đến hàng trăm nghìn, thậm chí cả triệu đô la, chính vì vậy mà các tài liệu phải được soạn thảo và thông qua một cách kĩ lưỡng. Giai đoạn này dài hay ngắn còn phụ thuộc vào độ phức tạp của sản phẩm, có thể từ 1 đến 3 tháng.
Sau khi đã được chấp thuận hết, OCZ bắt đầu sản xuất một nguyên mẫu để họ có thể thử nghiệm sản phẩm trong thực tế rồi thực hiện các tinh chỉnh về mặt kĩ thuật để đáp ứng ý tưởng ban đầu. Giai đoạn này có thể kéo dài đến 1 năm hoặc nhiều năm tùy vào bản chất của ổ SSD mà công ty muốn làm ra.
Xong rồi thì cũng chưa đem đi sản xuất ngay. Sản phẩm phải đi qua một quy trình chứng nhận xem chất lượng, độ bền có đủ hay chưa, những bài thử nghiệm có được tiến hành một cách chính xác hay không, kết quả thử nghiệm như thế nào. Riêng trong khâu thử nghiệm thường có đến 2 phần để loại bỏ những sai sót có thể xảy ra bởi con người.
Ở giai đoạn cuối cùng, sản phẩm sẽ bắt đầu đưa vào sản xuất hàng loạt với thời gian từ 3 đến 6 tuần để cho ra "mẻ hàng" đầu tiên. Ở đây có thêm một bước thử nghiệm khác nữa để xem việc sản xuất có làm thay đổi gì so với thiết kế ban đầu hay không. Các nhóm bán hàng, marketing, truyền thông cũng hoàn thành công việc của mình để OCZ có thể ra mắt sản phẩm đến giới truyền thông cũng như các nhà phân phối.
Nguồn: AnandTech
