Евгений Рудометов 
 

Развитие компьютерных технологий и архитектур, поддержанных стремительным совершенствованием и массовым выпуском соответствующих компонентов, обеспечило быструю эволюцию компьютерных систем. Как результат этой эволюции, настольные персональные компьютеры практически вытеснили с рынка огромные мейнфреймы (от англ. mainframe — большая электронная вычислительная машина). А затем благодаря миниатюризации компонетов появились и мобильные модели, ставшие в лице современных ноутбуков уже доминирующим классом персональных компьютеров.

Развитие данного класса компьютеров направлено на дальнейшее расширение функциональных возможностей при сравнительно быстром уменьшении габаритов и веса устройств при повышении времени их автономной работы.

Для ускорения этого процесса компания Intel предложила специальную развернутую концепцию очередного этапа эволюции ноутбуков, модели которых получили специальное наименование: «ультрабуки» (от англ. ultrabook).

По замыслу создателей концепции ультрабуки обеспечат более полное удовлетворение возросших потребностей пользователей и стимулируют повышенный спрос на мобильные устройства. А это в свою очередь будет способствовать лучшему финансированию новейших разработок, расширению производства соответствующих комплектующих и  выпуску на их основе все более совершенных сверхкомпактных моделей мобильных компьютеров.

Необходимо отметить, что концепция ультрабуков предусматривает всестроннюю унификацию решений и выполнение ряда требований к конструкции и функциональности мобильных компьютеров. Основные характеристики были сформулированы в ряде документов компании Intel.

В частности, указанная концепция Intel предусматривает:

• использование легких и прочных корпусов, желательно металлических, что придает необходимую жесткость и прочность изделиям, при этом металлические корпуса улучшают температурные условия эксплуатации компьютерных комплектующих, 
• использование несъемных аккумуляторных батарей, что упрощает и облегчает всю конструкцию устройства,
• применение для подсистем хранения компьютерных данных специальных накопителей SSD или гибридных накопителей, или традиционных накопителей, дополненных специальными модулями скоростной флэш-памяти,
• использование для связи скоростных вариантов беспроводных средств связи, к которым относятся новейшие варианты Wi-Fi, 3G / 4G  и т. п. 

В следующей части  данной статьи рассмотрены дополнительные подробности концепции ульрабуков.
    

>>    Часть 2 
      

Евгений Рудометов 
 

В мероприятии, проведенном в Москве и посвященном этому событию, приняли участие руководители и технические специалисты российского представительства Intel, представители IT-компаний, журналисты и многочисленные гости.

Открыл мероприятие Дмитрий Конаш, региональный директор корпорации Intel в странах СНГ (фото 1)

Рис. 1. Выступление Дмитрия Конаша, регионального директора корпорации Intel в странах СНГ

Выпуск очередного процессора — всегда важное событие не только для создавшей его компании, но и для всей отрасли, тем более, когда оно связано с новой микроархитектурой ядра. Этому предшествует большая работа большого количества разных специалистов: от ученых, инженеров, технологов, связанных с проектированием, выпуском и реализацией процессоров, до специалистов, связанных с выпуском готовых систем.

Отдавая должное ученым, инженерам и технологам, создавшим очередной процессор, следует понимать, что все новейшие разработки основаны на достижениях многочисленных предшественников.

Так было всегда, когда речь идет о новейших изделиях, чья сложность и совершенство находятся на пределе возможностей современных технологий. И конечно, так и будет, бесспорно, и в дальнейшем. 

Необходимо отметить, что данное мероприятие во многом пересекается с 40-летним юбилеем Intel, который компания отметила в 2008 г.

Учитывая это, целесообразно вспомнить историю микроэлектроники и важнейшие вехи на пути создания нового процессора, который со временем сменит существующие модели и займет их место в компьютерах, чтобы с еще большей скоростью обрабатывать цифровые данные.

Здесь следует напомнить, историю компьтеров, принято исчислять со времени появления в 1945 г. первой электронно-вычислительной машины (ЭВМ). Данная ЭВМ получила наименование ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer — электронный числовой интегратор и калькулятор) и построена была на лампах — основных строительных “кирпичиков” электронных устройств того времени.

Содержала данная машина 178468 ламповых триодов и 7200 кристаллических диодов, а также  4100 магнитных элементов. Данная ЭВМ занимала площадь в 300 кв. м.      

Однако лампы не могли обеспечить необходимую надежность и требуемое быстродействие стремительно усложняющимся вычислительным устройствам, которые становились все больше и требовали все большей энергии.

Именно поэтому ученые и инженеры обратили внимание на альтернативные элементы, способные заменить лампы в электронных устройствах. Ими стали полупроводниковые транзисторы и созданные на их основе более сложные элементы.

В следующей части  данной статьи приведены некоторые факты из истории развития полупроводниковых элементов.
    

>>    Часть 2  
      

Евгений Рудометов

 >>    Часть 3  
  

Слоты, розетки, соединители и конденсаторы — все, что было установлено на плату по линии ручной сборки, должно быть еще и припаяно. Ручная пайка потребовала бы слишком много времени, так что в производстве используется специальный процесс под названием «пайка волной». Эта операция производится в специальных машинах, где плата с установленными элементами проходит в нескольких миллиметрах над поверхостью расплавленного припоя. Организованная специальными механизмами волна припоя позволяет за пару секунд припаять все установленные детали.

После пайки плату очищают от остатков припоя и устанавливают съемные элементы — радиаторы, батарейки и т. п.

На этом этапе плата полностью скомпонована. Но перед отправкой на склад готовой продукции ее еще необходимо комплексно проверить разными электронными методами. Здесь следует отметить, что для раннего выявления дефектов плата тестируется многократно в автоматическом режиме с помощью различных щупов, сенсоров и компьютеризованных измерительных приборов.

Для выполнения этой операции плата поступает на специальный контрольный участок, где выполняется завершающая серия тестов (Фото 7). С помощью этих тестов выявляются возможные ошибки сборки, а также наличие непропаянных мест.
       

Фото 7. Стенды контроля
      

На каждую плату устанавливают процессор, подключают память и жесткий диск, а также специальную диагностическую карту. Подключение каждой материнской платы для тестирования занимает всего около минуты.

Как только все этапы подключения осуществлены, на проверяемую материнскую плату подается питание и в DOS загружается тестовая программа. Она позволяет проверить функционирование каждого компонента платы, а также ее работу с периферией.

Несмотря на высокое качество работы и многоэтапный контроль, некоторое, крайне малое количество изделий, не удовлетворяет установленным требованиям. Такие платы тщательно анализируются и ремонтируются вручную (Фото. 8), после чего опять подвергаются проверке. И конечно, в случае повторения однотипных дефектов корректируются настройки автоматизированных процессов.
        

Фото 8. Ручная пайка плат
     

После всех перечисленных этапов материнские платы отправляются не на склад, как это можно было бы ожидать, а на стенд стресс-контроля.

На стенде стресс-контроля готовая продукция в специальных стендах подвергается повышенным температурам и вибрациям. В дополнение к этому элементы материнских плат заставляют работать при повышенных напряжениях и частотах. Это не только выявляет дефектные элементы и платы, выпущенные с нарушением технологических условий, но и проверяет возможность работы изделий в режимах разгона.

Работоспособность контролируется специальными наборами тестов, среди которых используются и традиционные,  например, такие как 3D Mark.

Остается добавить, что каждую выпускаемую модель материнских плат проверяют с разными вариантами компьютерных компонентов. Это является очень важным, так как каждая из моделей процессоров, оперативной памяти, видеоадаптеров и жестких дисков обладает своими особенностями. По замыслу конструкторов материнские платы должны всем или, по крайней мере, большинству из них максимально удовлетворять. Это позволяет позиционировать платы в качестве универсальных изделий, которые будут надежно и бесперебойно работать в компьютерах с разными конфигурациями основных компонентов.

Вот только после всех тестов выдержавшие все испытания материнские платы считаются полностью готовыми изделиями. Они упаковываются в антистатические пакеты, которые совместно с комплектными принадлежностями запечатывают в яркие коробки.

В дальнейшем коробки с материнскими платами поступают на специальный склад, откуда они отгружаются заказчикам в разных странах.

Автор выражает благодарность компании Gigabyte за возможность ознакомиться с производством материнских плат.
    

>>    Часть 1  
      

Евгений Рудометов
 

 >>    Часть 2  
  

В процессе сборки первыми на специально подготовленные печатные платы (PCB) в специальных станках автоматически припаиваются северные и южные мосты чипсетов (Фото 3), микросхемы которых поступают из специальных лент.
       

Фото 3. Первые микросхемы на плате
       

После установки на плату главных компонентов добавляются остальные микросхемы и электронные элементы, которые устанавливаются в соответствующих машинах.

Здесь следует обратить внимание, что электронные компоненты, предусматривающие поверхностный монтаж, подаются из рулонов лент (Фото 4).
      

Фото 4. Рулоны с элементами
       

Часть таких рулонов в специальных контейнерах поступает на завод уже заправленными и хранятся в специальных условиях в отсутствие пыли и влаги. Особенно жесткие условия хранения предназначены для функционально сложных элементов, таких как северные и южные мосты, а также часть контроллеров. Таким дорогостоящим элементам уделяется особое внимание.

Все процессы установки и пайки микросхем и мелких элементов автоматизированы и практически не требуют вмешательства людей. Каждый этап управляется встроенными компьютерами. Результаты работы отображаются на различных мониторах, установленных для контроля операторами (Фото 5).
      

Фото 5. Системы контроля
      

Несмотря на высокую степень автоматизации, часть операций по установке компонентов осуществляется вручную. К таким компонентам относятся, например, процессорный сокет, разъемы, конденсаторы. Установа этих элементов осуществляется на конвейере. Скорость конвейера доволно высока. Чтобы работник не отвлекался, все необходимые элементы находятся рядом с ним в специальных упаковках. Если же элементы заканчиваются, то специальный человек быстро пополняет запасы, не отрывая работника конвейера. Все направлено на бесперебойную работу конвейера.
        

Фото 6. Ручная установка элементов
        

Дальнейшие этапы производства материнских плат рассмотрены в следующей части данной статьи.
    

>>    Часть 4