Репортаж с фабрики Kingston

Экскурсия на действующее полупроводниковое производство – всегда событие очень волнующее и захватывающее. С одной стороны, можно в деталях рассмотреть и позже рассказать читателям в подробностях о том, в какой последовательности происходит процесс создания того или иного электронного компонента. С другой стороны, сам по себе процесс производства интересен и неповторим: а вдруг тот самый чип или плата, которые проехали мимо тебя по конвейеру минуту назад, уже послезавтра попадутся тебе в магазине? 

Словом, каждый раз такие экскурсии воспринимаются с неповторимым трепетом. Тем более, когда при этом показывают самые современные разработки.

Приглашение руководства компании Kingston Technology посетить фабрику по производству продуктов памяти было воспринято мной с большой благодарностью и энтузиазмом. Согласитесь, пройти вдоль производственных линий и увидеть весь технологический процесс – от создания и тестирования чипа до выпуска готового модуля памяти – удаётся не каждому журналисту, а получить при этом на каждом этапе подробные комментарии – просто мечта.

Думаю, все наши читатели знакомы с продукцией Kingston Technology Company, тем более будет полезно ознакомиться с некоторыми фактами из истории компании. Kingston Technology была основана в 1987 году и сейчас является одной из крупнейших независимых компаний по выпуску продуктов памяти. Уже в 2004 году продажи Kingston превысили отметку $2,4 млрд. долларов, а количество сотрудников составило более 2400 человек.

На сегодняшний день Kingston Technology располагает тремя ключевыми операционными центрами, пятью производственными образованиями на трех континентах и шестью международными маркетинговыми центрами. Наряду с продажами продуктов памяти под собственной торговой маркой, Kingston также является известным контрактным производителем для многих компаний отрасли и индустрии, а также для ряда крупнейших мировых системных интеграторов.

Стоит отметить, что в настоящее время Kingston Technology заканчивает строительство самой крупной в мире фабрики по производству модулей памяти. Новое предприятие, стоимость которого оценивается в $10 млн., располагается в шанхайской свободной экономической зоне Waigaoqiao на площади порядка 26 тыс. квадратных метров, что в три раза превышает площадь уже функционирующей фабрики компании в Шанхае, а мощность будет превышать мощность существующей фабрики Kingston вдвое.

В самое ближайшее время производительность новой фабрики составит до 4,4 млн. модулей памяти ежемесячно, а в ближайшей перспективе мощность будет доведена до 5 млн. модулей.

В основе производственной модели Kingston заложена философия Just-in-Time, то есть производство модулей под заказ, что минимизирует риск возникновения нераспроданных запасов на складах. С первого дня своей деятельности Kingston обращает внимание прежде всего на качество своей продукции. Установленные с самого начала прочные отношения со многими мировыми производителями компонентов для производства DRAM, а также с ведущими потребителями продукции позволили Kingston выдвинуться впоследствии в число ведущих поставщиков памяти в мире. Наиболее плотные производственные контакты связывают Kingston c такими компаниями как Toshiba и Samsung.

Много лет назад компания Kingston разработала свой бренд высококачественных модулей памяти ValueRAM, которые можно назвать эталоном качества для всей индустрии. Модули ValueRAM сразу же пришлись по вкусу системным интеграторам и розничным потребителям, заинтересованным в лучшем соотношении цена/качество. К тому же с самого начала компания Kingston начала обеспечивать модули ValueRAM пожизненной гарантией. Чуть позже был представлен бренд элитной памяти HyperX, под которым сейчас выпускаются наиболее производительные модули DIMM и SO-DIMM стандартов DDR и DDR2, а также линейка мультимедийной портативной памяти, в которой представлены флэш-карты форматов CompactFlash, Secure Digital, с интерфейсом USB и т.п.

Сейчас компания Kingston является производителем продуктов памяти для серверов, роутеров, настольных и мобильных ПК, широкого спектра мультимедийной продукции. Процесс производства и тестирования большинства типов продукции компании можно было наблюдать во время нашей экскурсии.

На протяжении всей экскурсии моим неизменным гидом был Дэвид Фан (David Fan, на фото выше). За подробные технологические комментарии также хочется сказать спасибо Марку Текуноффу (Mark Tekunoff), именно благодаря его комментариям удалось в результате сделать рассказ об экскурсии полным и разносторонним. Однако приступим...

Проходная фабрики, как и положено каждому солидному предприятию, охраняется серьёзными секьюрити. На стенах – многочисленные дипломы и награды компании, полученные за многие годы успешной деятельности.

Прежде чем начать рассказ о подробностях производственного процесса Kingston, думаю, следует сделать одно интересное уточнение, которое, возможно, станет для многих откровением. Широко распространённым мнением является то, что компания Kingston Technology, являясь производителем широкого спектра готовых модулей и карт памяти, выпускает их исключительно на базе закупаемых на стороне чипов. На самом деле, это – большое заблуждение, поскольку Kingston является владельцем собственной довольно современной фабрики по производству чипов DRAM, работа которой  и была с гордостью продемонстрирована.

Если кто-то считает сам по себе процесс выпуска современных модулей памяти с использованием чипов третьих компаний простым занятием, могу точно сказать, что вы здорово заблуждаетесь. Но об этом – несколько позже, а сейчас – добро пожаловать на производственную линию по выпуску чипов DRAM.

Перед вами – совершенно нетронутая кремниевая пластина, подготовленная к процессу обработки. Стоит подчеркнуть, что производственная линия Kingston рассчитана на работу с кремниевыми пластинами диаметром 8 дюймов, что по нашим метрическим нормам составляет примерно 200 мм. – как на фото ниже.

Вот так выглядит пластина до начала процесса BSG (backside grind), то есть до начала шлифовки.

Вот такие причудливые узоры появляются на пластине после первой и второй шлифовок.

Предметом особой гордости персонала компании является разработанная в стенах Kingston технология Payton Technology, позволяющая, например, существенно снизить время превращения кремниевой пластины в готовые микросхемы за счёт качественной техники шлифовки, что экономит, как минимум, четыре-шесть недель техпроцесса. Технология Payton не только позволяет Kingston ускорить сроки выполнения OEM-заказов, но также значительно сократить себестоимость производства и повысить конкурентоспособность своей продукции. Стоит подчеркнуть, что технология Payton разработана совместными усилиями специалистов Kingston и Toshiba.

Следующим процессом обработки пластины является так называемое скрайбирование (dicing), то есть  разделение кремниевой пластины на кристаллы.

Дабы не утомлять читателя подробностями всего техпроцесса обработки пластины, состоящего из множественных действий, упомянем, что после первого тестирования чипов непосредственно на пластине происходит и их первая отбраковка. До состояния, в котором кусок многослойного полупроводника может называться чипом, доходят далеко не все разведённые на пластине островки, а до состояния модуля после жёстких тестирований и отбора "доживает" ещё меньшее их количество. 

Следующие этапы – создание проволочных соединений, обрезка и формирование непосредственно чипа и, далее, процесс обжига. Все эти процессы также укладываются в концепцию технологии Payton.

Самый сложный и ответственный момент – очередное тестирование почти готовых чипов. До того, как чип получит свой корпус, ему предстоит получить лазерную метку, пройти несколько стадий тестирования в достаточно жёстких условиях, после чего – обязательный визуальный контроль. 

Стоит отметить, что на этом этапе в компании Kingston Technology используется своя собственная методика тестирования и своё собственное тестовое аппаратное и программное оборудование с применением новейших скоростных систем Hewlett-Packard 83000, являющихся эталоном подобного оборудования, а также тестовых модулей Advantest T5581H.

В компании Kingston Technology принято 100% тестирование чипов. Это означает, что каждый выпускаемый компанией чип в каждом выпускаемом модуле проходит тестирование каждой ячейки памяти. Только представьте себе, сколько этих ячеек в каждом 256 Мбит чипе! Только такой подход обеспечивает высочайший в индустрии уровень наработки продукции на отказ. В компании Kingston принятым уровнем является не более 200DPM (Defects Per Million, дефектов на миллион), в то время как в целом по индустрии распространённым и стандартным является 800DPM.

Для того, чтобы очень важный процесс тестирования всех компонентов DRAM был  на уровне, компания Kingston в свое время учредила независимую лабораторию Advanced Validation Labs (AVL), которая разрабатывает компоненты тестовых стендов. Инженеры Kingston сверяют модуль на соответствие с техническими спецификациями, принятыми группами производителей или промышленными группами, например, JEDEC.

Компания Kingston инвестировала значительные средства в наиболее современное и эффективное оборудование для тестирования продукции. Специальным оборудованием для тестирования оборудованы производственные мощности Kingston в США, Ирландии и на Тайване.

Лаборатория Kingston Memory Technology Lab использует материнские платы и быстродействующие осциллографы для качественной проверки прохождения электрических сигналов. Временные диаграммы изучаются для выяснения сигнальных и интеграционных характеристик, по результатам которых делаются выводы о качестве компонентов и разработки в целом.

Процедура тестирования включает в себя в обязательном порядке верификацию и квалификацию дизайна, анализ сигнальных характеристик, анализ таймингов.

О масштабах этого действа можно наглядно судить по вышеприведенной фотографии: все же производство с поставленным на поток выпуском чипов – это не любительская лаборатория, а серьёзный процесс. Таких цехов в Kingston множество. Наряду с традиционными сигнальными тестами чипы проходят ряд термальных и механических тестов.

Итак, дело дошло до сборочных линий с технологией поверхностного монтажа (Surface Mount Technology, SMT), наступает время собирать чипы в модули. На конвейер подаются элементы модуля памяти – печатные платы, чипы, резисторы, конденсаторы и т.п.

По ходу нашего повествования стоит отметить, что в настоящее время Kingston обладает более чем 25 современными SMT-линиями, где каждый месяц собирается несколько миллионов модулей памяти для серверов, настольных ПК, ноутбуков, рабочих станций, принтеров, PDA, графических карт  и цифровых камер. Процесс сборки, спайки и сортировки модулей полностью автоматизирован и доверен машинам. Производственные линии Kingston оборудованы монтажным оборудованием производства компаний Fuji и Panasonic.

Вот теперь модули можно разрезать, маркировать и... пересылать на очередное тестирование – самое жёсткое, поскольку речь идет о тестировании готовой продукции.

Компания Kingston следит за тем, чтобы все её производственные мощности соответствовали международным стандартам ISO 9001 и ISO 9002, принятым в США.

В процессе тестирования надёжности модули подвергаются множеству проверочных тестов, где они проходят до 1000 циклов воздействия высокой и низкой температуры, температурно-влажностным воздействиям на протяжении 1000 часов. Дополнительно проводится специальный цикл тестирования, при котором модули подвергаются воздействию различных режимов напряжения и температуры. Каждая поставка готовой продукции заказчику также сопровождается дополнительным тестированием на специальной компьютерной станции для уменьшения ошибок отгрузки и гарантии удовлетворения запросов потребителя.

Визуальный осмотр – без него никак. В соответствии со стандартом ISO 9002, Kingston постоянно следит за качеством комплектующих и периодически проводит квалификационное тестирование поставщиков. В качестве ключевого момента обеспечения качества продукции Kingston проводит регулярные инспекционные проверки предприятий своих поставщиков во всем мире.

Итак, заключительная стадия производства – придание продукции финального вида. Часть продукции уходит SI-потребителям в так называемой OEM-упаковке, то есть в лотках.

В то же время значительная часть продукции Kingston уходит в розницу, и для этого ей за счёт соответствующей упаковки придаётся соответствующий retail-вид.

Как видите, здесь же выпускаются знаменитые флэш-карты компании в различных вариантах форм-факторов и ёмкости.

В заключение нашей экскурсии хотелось бы немного подробнее рассказать об ассортименте продукции, выпускаемом компанией Kingston Technology Company в настоящее время.

Самые интересные новинки компании представлены, конечно же, в серии HyperX DDR2. Компания Kingston одной из первых приступила к выпуску модулей памяти DDR2 SDRAM и добилась в этом значительных успехов. Так, на днях, шестого апреля 2005 года компания одной из первых в индустрии представила модули HyperX DDR2 750-MHz (PC2-6000), работающие на тактовой частоте 750 МГц! Новые модули с таймингами 4-4-4-12-1 представлены как в штучной упаковке ёмкостью 256 Мбайт, 512 Мбайт и 1 Гбайт (KHX6000D2/256, KHX6000D2/512 и KHX6000D2/1G), так и парными комплектами для современных 2-канальных системных плат ёмкостью 512 Мбайт, 1 Гбайт и 2 Гбайт (KHX6000D2K2/512, KHX6000D2K2/1G и KHX6000D2K2/2G). 

Не менее известна недорогая качественная память компании Kingston серии ValueRAM. В настоящее время в этой серии присутствует множество модулей как серии DDR, так и серии DDR2.

Вот так выглядит розничная упаковка модулей памяти Kingston серии ValueRAM.

Традиционная память DDR1 с января 2005 года представлена модулями HyperX PC4300 с таймингами 3-4-4-8-1 (CAS Latency 3) в вариантах ёмкостью 256 Мбайт, 512 Мбайт и в соответствующих парных комплектах суммарной ёмкостью 512 Мбайт и 1 Гбайт.

Наряду  с вариантами для настольных ПК большой популярностью пользуется память Kingston для серверных систем, например, модули HyperX Registered DDR400.

Широкое распространение и известность также получили модули SO-DIMM DDR для современных портативных ПК. В настоящее время компания Kingston осваивает производство модулей SO-DIMM DDR2 для платформы Intel Centrino для мобильных ПК поколения Sonoma.

Нельзя не вспомнить и о флэш-картах производства компании Kingston. Так, в настоящее время широкое распространение получила скоростная серия модулей CompactFlash Elite Pro High Speed, а ёмкость таких карточек достигла 4 Гбайт при весьма умеренной цене.

В нашей стране, благодаря умеренной цене, также отлично известны флэшки компании Kingston стандарта Secure Digital.

В последнее время в магазинах всё чаще можно встретить скоростную версию карт Kingston Secure Digital в серии Elite Pro High Speed.

Широкое распространение мобильных телефонов и другой компактной цифровой техники не осталось незамеченным компанией Kingston. В настоящее время компания освоила выпуск крохотных флэш-карт формата miniSD и в ближайшее время планирует начать производство других распространённых мини-форматов.

Нашим покупателям также отлично известны USB-накопители Kingston, в частности, наиболее современная и популярная серия DataTraveler 2.0.

И уж никак нельзя обойти вниманием линейку многочисленных карт-ридеров компании Kingston, недорогих и надёжных, предназначенных для работы с самыми разными форматами.

Заканчивая рассказ о путешествии в страну памяти Kingston и подробностях о новых линейках продуктов памяти компании, хотелось бы поблагодарить руководство Kingston Technology Company за интересную экскурсию и пожелать ей и дальше радовать покупателей широким ассортиментом продукции и самыми свежими новинками в индустрии.

Для читателей, желающих узнать побольше о компании Kingston, её продукции и производственных планах, мы предлагаем интервью с Джоном Ту, президентом и совладельцем компании Kingston, а также наш практический материал, посвященный практическому знакомству с модулями  памяти DDR2-533 от Kingston Technology.