Cómo se fabrican sus tarjetas gráficas Nvidia y AMD

how your nvidia amd graphics cards are made

Visitamos uno de los mayores fabricantes de tarjetas gráficas del mundo para ver cómo ocurre la magia

Línea de fabricación de tarjetas gráficas

China es, sin lugar a dudas, la meca de la fabricación para un nerd del hardware de PC como yo. Entonces, cuando tuve la oportunidad de ver la magia sucediendo de primera mano, inmediatamente hice una maleta y viajé las 6.000 millas y pico desde el oeste de Inglaterra similar a Shire hasta el Mordor de Dongguan en China, ahogado por el smog, para ver cómo ese se crean maravillas.



Como muchos jugadores de PC, automáticamente espero que mi costosa y compleja cantidad de bondad de procesamiento de gráficos simplemente funcione, sin pensar prácticamente en dónde viene o cómo llegó aquí. Pero cuando tuve la oportunidad de ver de primera mano el último lote de tarjetas gráficas Nvidia y AMD que se estaban creando y probando antes de mis ojos con jet lag, inmediatamente salté sobre él.



Y sí, ahora tengo una nueva apreciación tanto por los ingenieros que sueldan, atornillan y prueban cada tarjeta como por las maravillosas máquinas que les ayudan a hacerlo. En serio, esos pequeños magos que colocan componentes robóticos son fascinantes. Podría verlos todo el día & hellip; lo que podría hacerme más apto para trabajar en una fábrica en China de lo que esperaba inicialmente.

Hay numerosos fabricantes que venden tarjetas gráficas para su placer de juego, pero probablemente menos empresas que las ensamblen de lo que podría pensar al navegar por Amazon.



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Tuve la suerte de visitar una de las instalaciones de fabricación de una empresa de la que probablemente nunca haya oído hablar, pero que probablemente haya utilizado algo que ha creado. PC Partner ha estado haciendo realidad la tecnología desde 1997 cuando comenzó su vida como proveedor de placas base.

Al año siguiente, inició su negocio de fabricación por contrato y nunca miró hacia atrás. Hoy fabrica productos para una amplia gama de empresas, como Dell, AMD, Acer, Samsung, Sapphire, LG, Microsoft, además de sus propias marcas: Zotac e Inno3D.



Tarjeta gráfica Zotac

Y en términos de tarjetas gráficas, eso significa que fabrica tarjetas Nvidia y AMD: profundice lo suficiente y las raíces tribales a menudo brotan del mismo lugar. PC Partner es, de hecho, el mayor fabricante por contrato de tarjetas AMD. Aunque no se me permitió fotografiar las tarjetas gráficas AMD que salían de la línea de producción, solo verá tarjetas Zotac basadas en Nvidia.

Además de tarjetas gráficas, PC Partner también fabrica placas base, mini PC, productos de medios flash, cajeros automáticos y dispositivos de punto de venta. Y los números también son bastante asombrosos: solo PC Partner producirá 400,000 tarjetas gráficas cada mes y, cuando vea el proceso que deben realizar todas y cada una de ellas antes de llegar a nuestras PC, ese número se vuelve aún más impresionante.

Mini PC Zotac

Cada una de las líneas de producción de tarjetas gráficas de PC Partner puede crear, en promedio, alrededor de 4.000 unidades por día. Pero cada línea no se limita a un solo producto; si bien intenta limitar los cambios de línea a menos de cinco veces al día, no es extraño que la producción cambie tanto, especialmente en tiempos de alta demanda.

El proceso es tan optimizado que para tarjetas similares puede tomar tan solo cinco minutos cambiar de una a otra, y si se cambia de una tarjeta pequeña a una más grande, es posible que solo tome un máximo de 15 minutos. Se trata de un cambio asombrosamente rápido en el proceso de fabricación de una tarjeta completamente diferente a otra. Aunque el tiempo es dinero, todo suma.

La fábrica

La fábrica

El piso de la fábrica de Dongguan es un espacio estrictamente reglamentado donde el único ruido son los constantes chirridos, zumbidos y silbidos de pistón de los equipos de fabricación. No se escucha ni un solo ruido humano de los muchos empleados que pueblan cada una de las diferentes líneas de producción en cualquier piso del gran edificio gris.

Ya sea que se deba a un entorno presionado donde los pedidos deben cumplirse y el fracaso no es una opción, o simplemente porque hay un montón de periodistas ignorantes deambulando, así que trate de ignorarlos, no estoy del todo seguro.

Análisis de la línea de producción

Pero la producción está estrictamente controlada y todos los aspectos del proceso de fabricación se observan con atención mediante una miríada de sistemas automatizados que se alimentan en un solo centro de monitoreo. Aquí, cada caída en la producción, cada error en la fabricación, se puede ver, identificar y comparar con días, semanas o meses anteriores.

Sin embargo, la producción no es todo lo que sucede en la fábrica, ya que se realizan todo tipo de pruebas preparatorias antes de que una línea esté lista para lanzar miles de las últimas tarjetas gráficas. Pero por eso vine y me encontré de pie con un atractivo abrigo azul antiestático y una gorra a juego.

Placas de circuito impreso

El proceso de manufactura

La única parte del proceso que PC Partner no realiza por sí mismo es la creación de las placas de circuito impreso (PCB) individuales. Tiene un departamento de diseño que elabora los diseños finales, pero la fabricación real se contrata a otras empresas, y las tablas desnudas llegan a granel, listas para que se les adjunte toda la bondad gráfica.

Sin embargo, antes de que se pegue algo en ellos, cada PCB desnudo se etiqueta y se coloca en un marco que puede contener un par de tableros para PCB más largos o hasta cuatro de ellos para diseños más pequeños. Es más eficiente que la fabricación individual y significa que ninguna tarjeta gráfica ingresa a este mundo sola.

Soldadura serigrafiada

La primera parte del proceso real es la serigrafía de la soldadura. Esta sustancia viscosa gruesa se imprime en la miríada de puntos de contacto de cada PCB desnudo para que se conecten los componentes posteriores. Entonces mi máquina favorita comienza a funcionar.

Las máquinas pick and place son los caballos de batalla de precisión del proceso; sus ágiles dedos colocan los componentes más pequeños en cada placa en una danza vertiginosa e hipnótica a través de la PCB.

Estas máquinas son alimentadas por bobinas de cinta con todos los componentes individuales adheridos a ellas. Un equipo de ingenieros al comienzo de cada línea de producción ensambla los carretes individuales según las especificaciones necesarias para esa línea en particular.

Elija y coloque alimentadores de carretes

Una vez que todos los componentes más pequeños están pegados a la placa, la PCB pasa por un proceso llamado soldadura por reflujo, que finalmente hornea la unidad para asegurarse de que todos estén bien sujetos. Una vez que las placas se han enfriado, se pasan por una máquina de inspección óptica automática (AOI) para garantizar al 100% que cada componente minúsculo está en la posición correcta. Si pasan, los PCB se voltean para que puedan volver a pasar por el mismo proceso en el otro lado de la placa.

Aquí es cuando ocurre el momento mágico en el que se coloca la GPU real; el momento en que deja de ser un simple trozo de placa de circuito impreso con algunas resistencias y chips de memoria y se convierte en un monstruo de procesamiento de gráficos en toda regla. Para mí, esto es cuando estas tarjetas gráficas realmente cobran vida.

Pero el proceso aún no ha terminado. Ahora es necesario conectar los componentes más grandes (los condensadores, las conexiones de alimentación y los puertos de video) y aquí también es donde los seres humanos realmente deben involucrarse. Muchos de estos componentes se colocan a mano, en lugar de las máquinas de selección y colocación, antes de pasar por las máquinas de soldadura por ola; dispositivos con lagos burbujeantes de soldadura fundida donde las placas se pasan a través de ellos para finalmente asegurar cada componente insertado manualmente.

Inserción manual de componentes

Luego, todos se inspeccionan visualmente antes de pasar cada placa por una máquina de limpieza de PCB que utiliza un agente de limpieza de pH neutro para garantizar que estén 100% libres de cualquier residuo de fundente de soldadura. Esta solía ser una de las partes más desagradables del proceso, que requería productos químicos muy tóxicos para limpiar las tablas de manera efectiva, pero las preocupaciones ambientales están comenzando a filtrarse en dicha fabricación.

Finalmente, se puede conectar el enfriador de la GPU y las tarjetas finales salen de la línea de producción & hellip; directamente a la prueba.

Prueba de tarjetas gráficas

Cada tarjeta gráfica que sale de las líneas de producción de PC Partner pasa por un riguroso proceso de prueba de GPU que dura media hora completa. Esta es la parte más familiar de la fábrica para mí, con bancos de prueba abiertos para colocar las tarjetas y diferentes software de prueba que exigen las piezas al límite. Incluso usa algunos de los mismos programas de prueba que yo uso en la oficina, como la prueba Heaven 4.0 con teselados.

Ya sea en las etapas de inspección óptica automática, inspección visual o prueba de GPU, si una tarjeta falla por cualquier motivo, se envía directamente a la solución de problemas donde se encuentra el error. A partir de aquí, cada tarjeta defectuosa será reparada y devuelta directamente a la línea de producción. Hay poco desperdicio y ciertamente no hay contenedores de tarjetas gráficas de aspecto triste que abarroten la instalación.

Finalmente, las tarjetas se empaquetan con sus cables, adaptadores y CD de controladores (probablemente nunca usados) antes de enviarse al resto del mundo para encontrar su camino hacia su plataforma de juego.

Embalaje de tarjetas gráficas

Pero espera, hay más & hellip;

Esas son las mecánicas directas del proceso de fabricación por el que pasa cada una de nuestras tarjetas gráficas, pero suceden muchas más cosas incluso antes de que las líneas de producción finales cobren vida.

PC Partner también alberga instalaciones de prueba de compatibilidad electromagnética, térmicas y acústicas en su sitio de Dongguan, lo que le permite verificar cada matiz de las tolerancias operativas de un producto dado antes de comprometerse con la fabricación completa en una línea de producción costosa.

Ellos

El laboratorio de EMC de 1,5 millones de dólares es como algo sacado directamente de la cámara de pruebas de Half Life. Te están esperando, Gordon & hellip; Es una habitación sellada donde los dispositivos se pueden probar en completo aislamiento para asegurarse de que cumplan completamente con todas las regulaciones electromagnéticas.

También es aquí donde prueban la estabilidad eléctrica de sus productos; electrocutar deliberadamente PC y componentes para medir qué tan bien pueden soportarlo. Me temo que eventualmente se convertirán en exhibiciones de la crueldad duradera de la humanidad hacia las máquinas cuando nuestros señores robóticos finalmente tomen el control.

Instalación de prueba electromagnética

Aunque el laboratorio de EMC probablemente será un problema menor que las cámaras de tortura térmica que presencié dentro de la fábrica de PC Partner. Hay una gran cantidad de máquinas diferentes que llevan la tecnología al límite, incluidos probadores de choque térmico con temperaturas extremas en ambos extremos del termómetro, pruebas de estrés a altas temperaturas a largo plazo y pruebas de temperatura ambiental solo para poner realmente el arranque.

Pero lo realmente aterrador es la prueba de vida acelerada de cinco años. Funciona durante 144 horas a una temperatura de 85 ° C y una humedad del 85% para simular una vida útil de cinco años de una tarjeta gráfica. Todo se ha resuelto mediante un algoritmo complejo y permite a la empresa recopilar datos sobre cómo le irá a una tarjeta determinada en el futuro. Algunas de las empresas para las que fabrica incluso querrán información sobre la vida útil de los 10, pero no se nos permitió ver esa máquina, lo que nos ahorró ser testigos de primera mano del tormento psicológico y fisiológico que debe soportar el pobre hardware interno.

Cámara de prueba anecoica

PC Partner también dispone de una cámara anecoica en la que realizar pruebas acústicas tanto en tarjetas gráficas como en mini PC. Con un nivel de ruido de fondo increíblemente bajo de solo 12-13 dB, permite a la empresa medir el ruido de vibración creado por los distintos ventiladores y refrigeradores que utilizan los dispositivos fabricados. Y es un lugar realmente extraño para pasar el tiempo.

Las cámaras anecoicas absorben todas las ondas sonoras reflejadas, cortando el ruido bruscamente. Podría pensar que el silencio adicional sería bastante relajante, pero el cambio completo en la experiencia auditiva es realmente discordante.

Miniatura de YouTube

Un recorrido en video por la misma instalación.

Es muy fácil ignorar el inmenso trabajo que implica el equipo increíblemente complejo que tenemos en las PC que usamos solo para bromas. Y no son solo los robots de selección de componentes los que pasan por todo esto: todas y cada una de las tarjetas gráficas que haya conectado a su equipo han sido construidas por muchos pares de manos diferentes.

Entonces, su humilde tarjeta gráfica ya ha pasado por muchas cosas antes de que incluso llegue a los polvorientos confines de su PC. La próxima vez que se tambalee un poco cuando juegues a Hitman o CoD, tal vez dale un poco de descanso, ¿eh?