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带你探访西部数据工厂 看硬盘生产流程_磁盘存储

存储资讯 qqjoy1234 3119浏览

1、西部数据的工厂

对一名硬盘爱好者来说,恐怕没有什么比参观硬盘厂更令人兴奋的事了。2001年底,WD公司邀请中国内地和香港的媒体记者参观其有鱼子酱之家(Home of the Caviar)美称的马来西亚硬盘生产厂,本报记者将参观见闻和自己积累的一些硬盘结构知识组合成如下这篇文章,望能与同样对硬盘感兴趣的爱好者们分享。

不管北京的冬天有多么冷,马来西亚首都吉隆坡还是一如既往地热。在需要冬眠的时候来到如此靠近赤道的地方固然值得兴奋,然而真正吸引我们的还是位于吉隆坡西南12公里自由贸易区的西部数据(Western Digital,简称WD)公司硬盘生产厂。

创立于1970年的WD公司最初以硬盘驱动器控制卡为主要业务,马来西亚工厂则从1973年开始负责集成电路(IC)的封装及测试。1985年已成为PC硬盘驱动器控制卡领导厂商的WD受Compaq委托开发了第一个ATA接口芯片(用于Imprimis制造第一台ATA接口硬盘驱动器),并于1988年通过购并Tandon公司而投身于硬盘驱动器事业。随着WD成为专业的硬盘驱动器制造商,马来西亚工厂自然也随之转向硬盘驱动器的生产,到1994年硬盘驱动器的累计出货量超过了9千万台,而PCBA(印刷电路板组件)的累计出货量则在1995年超过了9千5百万片。

带你探访西部数据工厂 看硬盘生产流程

2000年初,WD关闭了有11年历史的新加坡工厂,马来西亚工厂肩负起全部的生产任务。原料与加工集中的高效持续运转意味着产能的提高,由单个工厂制造所有的产品也更便于管理且富于弹性,与马来西亚政府的工业化政策和相对稳定的政治环境、固定且有利的通货兑换率、出口零税率及运输、通讯、教育和劳动力资源上的优势结合在一起,促使WD做出了上述决策。从1994年算起WD在马来西亚的投资总额已有3亿美元之多,目前当地员工的比例超过了65%,并占马来西亚电子出口总额的5%以上。2001年9月初,WD在亚洲华尔街期刊的亚洲20佳雇主排名中位居第四,而在马来西亚10佳雇主中列第三位。

完成了工厂的调整之后,WD又放弃了长期亏损的SCSI接口硬盘驱动器产品线,专注于ATA接口硬盘驱动器市场。进入2001年后,WD以7200rpm产品为主攻方向,在60GB以上的大容量市场占有73%的份额,并推出了WD1000BB-SE等配备8MB缓存的得意之作。与IBM不同的是,WD并没有停止5400rpm产品的发展,不仅鱼子酱AB、表演家系列香火未断,单盘片设计的Protégé系列更是在微软的X-BOX中大放异彩。

2、工厂内部概况

穿过类似机场安全门的检测装置就进入了WD马来西亚工厂内部,两个展柜里布满了WD的经典产品,亚洲华尔街期刊的奖项和X-BOX则摆在显眼的位置。这座5层高的迷宫生产面积达5万平方米,约6千人分两班维持工厂的24×7不间断运作。

严格来讲我们常说的硬盘厂都是装配厂,即来自供货商的盘片、磁头(臂)、马达、盘体被装配为磁头磁盘总成(HDA),并把主控、缓存和马达控制芯片焊贴于印刷电路板上形成PCBA,再将HDA与PCBA结合在一起就得到了完整的硬盘(驱动器)。由于磁头相对于磁盘盘片表面的飞行高度只有亿分之三米左右,因此硬盘驱动器的HDA必须在非常干净的无尘室环境中装配–当然在运转时更要维持同样洁净的环境。用于装配HDA的无尘室等级通常为Class 100,即一立方米的空间内空气中直径为1埃(百亿分之一米)的尘粒不得超过100颗。

WD马来西亚工厂有三个7千平方米的Class 100无尘室,工人们井然有序地坐在里面,工位上方支架上一排风扇向下吹出的风帘横亘在工人与操作台之间,HDA的装配工作就在备有各种辅助工具的操作台上进行。出于可以理解的原因,我们不能进入无尘室,只能在玻璃墙外面参观,陪同的WD公司人员介绍说工厂的日产量可达10万片,分摊到每名HDA装配工身上的任务也就几十片而已–对于熟练工来说并非难事,所以在我们看来无尘室内的工人们可谓忙碌而不紧张。

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进不了无尘室,又不允许拍照,要想图文并茂地给大家介绍硬盘驱动器的装配过程,WD公司提供的WD1200BB样品盘不失为一种替代方法–按照装配的逆顺序拆开即可。当然,马来西亚并不缺硬盘工人,帮助读者对硬盘驱动器的结构进行更为深入的了解才是我们的最终目标。

3、鱼子酱硬盘全解剖

我们的深入介绍建立在如下的生产工序简图之上:

部件清洗/传送→主轴马达安装→盘片安装→盘片平衡→磁头(臂)组/音圈马达安装→磁头(臂)组与盘片结合→过滤组件安装→顶盖安装→伺服信号写入→安装PCBA及后续工作

部件清洗/传送:来自供货商的零部件怎样以"清白之身"进入无尘室呢?这要分为两种情况

区别对待:

金属质地的基座(Base Plate,即常说的盘体)、顶盖和塑料制成的磁头限位杆等附件难免会附着一些碎屑或颗粒,本身又没有任何电气线路,符合走"水路"的条件,因此要用水清洗并干燥后才进入无尘室;

磁头(臂)组件、马达和盘片等显然不宜水洗,它们运来的时候具有两层包装,撕下外层包装后通过一排类似食品柜台的窗口–上方吹下的高速气流形成一道阻挡尘粒的风帘–送进无尘室,而里层的防静电包装则在无尘室内拆开。

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[图1]

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[图2]

主轴马达安装:最先摆上操作台的是用于固定硬盘驱动器各个组件的基座(看看它身上遍布的窟窿就知道了,如图1),把主轴马达上的缺口对准基座底部的弧形窗口(图2),拧紧三颗固定螺丝就完成了装配工作的第一个环节。所有的盘片都将固定在主轴上,而三点形成的平面保证了马达平稳的转动,至于弧形窗口的用途我们将在伺服信号写入部分介绍。

4、你知道3.5英寸硬盘盘片的尺寸吗?

盘片安装:

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[图3]

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[图4]

在工具的配合下把盘片套在主轴上,盘片之间靠垫圈(图3)保持距离,最后放置轴毂并拧上螺丝压紧(图4)。

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[图5]

安装盘片时当然不能划伤其表面,但此处特别为您介绍的是盘片尺寸的相关知识。对于常说的3.5英寸硬盘驱动器,大家知道那是指盘片的直径,而盘体的宽度自然要大一些–正好4英寸(101.6毫米)。然而需要澄清的是目前3.5英寸硬盘驱动器所用盘片的直径却并非3.5英寸:7200rpm及以下转速产品的盘片直径略大,为3.74英寸(95毫米),正如我们拆开的这块WD1200BB(图5);10000rpm产品从功耗、寻道时间和盘片刚性等角度考虑,一开始就采用3英寸直径的盘片,现在也有部分产品采用3.3英寸盘片;15000rpm转速在这方面的要求就更高了,因此希捷两代捷豹X15都将盘片直径定为2.5英寸,而富士通MAM系列的盘片直径也不过才2.75英寸。换句话说,各种"3.5英寸硬盘"的共同点早已从盘片直径转为基座的长度和宽度。

盘片平衡:

盘片、垫圈与主轴之间难免会存在配合问题,而且会随着盘片数量的增加而变得愈发明显,因此盘片安装好之后需要进行平衡状态的调节。盘片的形状和重量肯定是不能改变的,改变轴毂上个别螺丝的重量是较为常见的做法(何况WD1200BB在主轴上还留有6个可供利用的空位)。

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