Cómo se crea el Hardware
REPORTAJE
Conoce el proceso que sigue el hardware, ya sea una VGA, una consola o un móvil, desde su concepción en un despacho, hasta su empaquetado en una planta de producción china.
Este año Meristation celebrará su 10º aniversario. Estos años nos han permitido aprender sobre el hardware en aspectos que generalmente son ajenos al usuario. Ya sea en presentaciones, visitas promocionales a simplemente gracias a la entidad que Meristation ha alcanzado, hemos cruzado puertas que permanecen cerradas al gran público. Hemos visitado desde los despachos donde se toman las decisiones, hasta la cadena donde se empaquetan los productos, pasando por sofisticadas salas estériles de producción de procesadores y las plantas donde se ensamblan, por lo que podemos decir que hemos observado desde el inicio hasta el fin la creación del hardware. En este artículo os invitamos a que sigáis ese mismo camino aprendiendo y obteniendo respuestas a aquellas dudas que más de una vez se os habrán planteado al comprar un nuevo producto.
Hemos centrado el artículo en las tarjetas gráficas, hardware con el que tenemos una mayor experiencia, pero la mayoría de la información es extensible al resto del hardware. Y no sólo a placas base o tarjetas de red, sino a teléfonos móviles, consolas o pantallas LCD. Como más adelante veremos, la producción de toda la tecnología basada en microelectrónica se entrecruza repetidas veces antes de llegar al mercado.
Cuando arrancamos escribiendo sobre tarjetas gráficas allá en el 96 existían decenas de fabricantes y entonces algunos de ellos incluso eran eso; fabricantes. Era posible ir a una feria y encontrar producto de un fabricante que ensamblaba sus propias unidades en pequeñas plantas en su país ¡e incluso se podía encontrar hardware “Made in Spain”!
Por aquel entonces la producción de tarjetas gráficas giraba alrededor de Matrox, S3, 3Dlabs y una ATi que poco tenía que ver con lo que representa hoy día para los jugadores. La revolución llegó de mano de 3dfx y, un par de años después, con el NV1 de una bisoña nVidia.
Entonces había distintas estrategias de mercado. Fabricantes como Matrox se ocupaban prácticamente de principio a fin de la producción de sus tarjetas y otros, como 3dfx o nVidia se centraban en la investigación y el desarrollo de los chips gráficos dejando a terceros su implementación y comercialización. La relación entre ambos fabricantes, de chip y de tarjetas, era sencilla. Ambos llegaban a acuerdos económicos mediante los que el fabricante de tarjetas aportaba el capital necesario para el desarrollo de los nuevos chips gráficos. A cambio, el fabricante de los chips concedía al otro ventajas de cara a la comercialización, principalmente “ventanas” o periodos “de protección” en los que exclusivamente proporcionaría procesadores a ese fabricante, producciones limitadas o simples descuentos. Los acuerdos eran mejores con unos fabricantes que con otros y los resultados llegaban en forma de una mejor implementación y aprovechamiento del hardware ya que los ingenieros de ambas empresas mantenían sus “líneas directas”.
Esta colaboración y diferenciación entre fabricantes permitía situaciones que a día de hoy son casi imposibles de ver; podíamos comparar dos tarjetas basadas en el mismo chip gráfico, con la misma cantidad de memoria, funcionando de formas muy diferentes. Esto era debido a que el fabricante de la tarjeta trabajaba sobre el PCB y su circuitería, con distintas memorias y sus latencias, jugando con distintas configuraciones hasta conseguir optimizar el rendimiento.
Cuando estos fabricantes, denominados “first partners” ya habían disfrutado de las ventajas que su inversión había supuesto, llegaban otros fabricantes ofreciendo productos similares que, a cambio de llegar más tarde y no contar ni con el soporte ni las garantías de los primeros, ofrecían precios más bajos.
En esta época, esta estrategia se mostró como la más acertada, favoreciendo la aparición de decenas de “fabricantes” que comercializaban tarjetas gráficas. Fueron los años dorados de fabricantes como Guillemot, Creative, Diamond, todos ellos “first partners” respectivos de ATi, nVidia y 3dfx.
Con tanta producción, el mercado se inundó de estos productos, con la consiguiente bajada de precios. Empezaron los problemas serios para los “grandes” de aquella época como Matrox y S3, que no tuvieron la suficiente velocidad de reacción ante una nueva carrera tecnológica que se ha mantenido hasta ahora. Mantenerse “solos” no les permitiría soportar la velocidad en la evolución de un mercado que empezó a dirigir su mirada a los “benchmarks” y el rendimiento bruto y que comenzó a reflejar la “ley de Moore” también en el hardware gráfico. Prácticamente de un plumazo el mercado paso a ser cosa de tres, 3dfx, nVidia y una ATi, que por entonces se limitaba a hardware “sencillo” destinado a ofimática y el sector laboral aunque seguía siendo el fabricante que más facturaba.
3dfx no supo analizar correctamente el mercado y cometió también el error que había acabado con su competencia; decidió intervenir más activamente en la producción y distribución de las tarjetas que montaban sus chips. En su primera generación de tarjetas bajo esta nueva estrategia, la ventaja de nVidia ya era evidente lo que desencadenó en la desaparición de la primera absorbida por los de Santa Clara en 2000, en tan sólo un año. Cuando todo parecía destinado al monopolio de nVidia como fabricante de hardware gráfico para uso doméstico, ATi supo ver el gran mercado que se estaba perdiendo y entró en la liza. Tras una generación de sus Radeon pudo igualar a su competencia… y hasta ahora.
Esta igualdad mantenida durante los últimos años se ha intentado romper por parte de ambos fabricante de procesadores a fuerza acelerar e intentar dejar atrás a la competencia, llegando a sacar al año hasta dos evoluciones de su hardware. Hasta el momento ninguno de los dos ha doblado la rodilla, por suerte para los usuarios, pero sí que han dejado atrás la estrategia de comercialización que acabamos de describir. Fabricantes como Guillemot o Creative no pueden competir con otros fabricantes que les superan en el que seguramente sea el factor más observado por el consumidor; el precio.
La razón de que estos fabricantes renuncien al hardware gráfico es que la velocidad que ha alcanzado es demasiado alta. Esta “excesiva” renovación les perjudica por dos razones. Por un lado ya no hay tiempo que perder mejorando el producto; éste tiene que estar en el mercado cuanto antes, dado que la competencia hará lo propio y se apropiará de los compradores. Por otro, al no haber diferencias respecto al resto
de tarjetas, sumado a que los usuarios han madurado y ponderan más el ahorro que unos cuidados manuales en español o un soporte técnico que no van a necesitar prácticamente nunca, permiten el éxito de los productos con una estrategia de precios más agresiva. Los usuarios hemos dejado progresivamente de valorar el servicio técnico, la localización, los juegos de regalo… porque en la mayoría de los casos no los necesitamos y preferimos esperar un mes y comprar la misma tarjeta sin estos “extras” pero a un precio asequible. Ese es otro de los factores que también han cambiado radicalmente. Hace un lustro las tarjetas gráficas más caras rondaban las 50.000 ptas… ahora nos vamos hasta los 700€, con lo que es lógico que concedamos mucha más atención al precio.
Respecto al inicio de la comercialización masiva de hardware con la entrada de los PCs en nuestras casa, a cómo funciona ahora su producción actualmente, las cosas han cambiado radicalmente. Ahora prima llegar al mercado cuanto antes, dado que si se llega tarde, o ya estará copado por otras marcas, o la “esperanza de vida” de ese hardware es demasiado corta como para amortizarlo. A eso se suma el corto margen de beneficio que reportan, castigados en exceso por aranceles y comisiones en la distribución (algo que en España es exagerado). Para conseguirlo, como veremos más adelante, la solución es la globalización… centralizar la fabricación.
La fabricación; microprocesadores.
Empezamos por el “trabajo fino”. Muchos de vosotros, cuando se os habla de la fabricación de una tarjeta gráfica, tendréis en mente laboratorios ultra-avanzados, llenos de tecnología punta y atendido por los más capacitados ingenieros. Y así es… en parte. Esta parte de la producción, la que se encarga de crear los propios chips gráficos y la memoria, es sin duda la más interesante del proceso y también la más compleja de entender.
Una prueba de lo complejo de la fabricación de microprocesadores son
los contados centros tecnológicos que los fabrican a lo largo de todo el planeta. En Europa sólo contamos con Wacker, en Alemania que, junto con otra “fábrica” en Japón y una tercera en Estados Unidos agrupan la mejor tecnología del planeta en la fabricación de “micros”. Entre estas tres empresas abastecen la mayoría de la demanda de AMD, nVidia, ATi… Intel, sin embargo, cuenta con dos plantas de fabricación, una en Estados Unidos y otra en Israel. La razón de que haya tan pocas plantas de este tipo es su coste. Se estima que sólo su construcción requiere cerca de 0, 2 Billones de euros, sin contar su mantenimiento cuyo coste es también exagerado dada la corta esperanza de vida de la tecnología y su necesidad de renovación.
¿Y en qué se invierte todo este dinero? Sin duda en el proceso de fabricación más delicado y preciso de que es capaz del ser humano. Vamos a intentar explicar brevemente cómo se fabrica un procesador. Aunque parezca mentira, la materia principal de la que nace esta tecnología es simple arena. Como sabemos, el cristal no es otra cosa que arena sometida a presión y temperatura y ese es el primer paso del proceso; crear unos cilindros de “cristal” (silicio policristalino purificado). Estos cilindros han variado su diámetro a medida que la tecnología lo ha permitido, siendo lo más habitual cilindros de 20 y 30 cm. Estos cilindros son literalmente cortados en “rodajas” dando lugar a las conocidas “obleas” que ya os sonarán y podéis ver en las fotos adjuntas.
Cada una de estas obleas es pulida hasta reducirla a un grosor inferior a un milímetro y totalmente libre de cualquier imperfección, mancha o diferencia de brillo o reflectancia. Desde este momento, una pequeña ralladura o una simple mota de polvo pueden arruinar lo que luego serán los micros, o lo que es lo mismo, muchos miles de Euros.
Tamaño más habitual de las obleas, 30cm
El resultado es la base sobre la que se “dibujarán” los miles de millones de transistores. Más que dibujar, sería más acertado decir que lo micros se crean mediante proyección de luz y sombra. Se trata de un proceso denominado Fotolitografía, una tecnología propia de la rama nanotecnológica. Para aquellos que entiendan cómo reacciona una
Una oblea con más de 200 micros a más de 60 millones de transistores cada uno
Una oblea con más de 200 micros a más de 60 millones de transistores cada uno
película fotográfica cuando hacemos una foto y dejamos que la luz se proyecte sobre su cara sensible les será muy sencillo entender la fabricación de un micro. La oblea se va recubriendo de distintas combinaciones químicas que reaccionan de uno u otro modo a distintas intensidades de luz. Sobre cada capa química fotosensible se proyecta luz durante determinado tiempo de modo que la sustancia química vitrifique formando transistores. El proceso se repite capa tras capa varios cientos de veces.
Si el trabajo parece complejo, lo es aún más cuando comprobamos el resultado. Un micro de última generación cuenta con unos 60 millones de transistores en el espacio que ocupa una moneda de euro y todos ellos se interconectan tanto horizontal como verticalmente en una conjunción perfecta.
Una vez terminado el proceso los microprocesadores son recortados de la oblea obteniendo su característica forma cuadrada. Es evidente que si recortamos un círculo en partes cuadradas siembre nos sobran los bordes. Una pregunta obvia es por qué no hacen las obleas cuadradas y aprovechan así la totalidad de su superficie. Al menos es lo primero que nosotros preguntamos. La respuesta gira en la idoneidad de la forma cilíndrica a la hora de obtener un “lingote” de donde cortar las obleas mucho más uniforme en su composición que haciéndolo cuadrado, con esquinas. Además la expansión de la luz propia de la fotolitografía hacen también más adecuado el círculo.
Un ingeniero real nunca podría tocar una oblea
La segunda pregunta es, si tan trabajoso es acabar una oblea ¿por qué no hacen las obleas más grandes y de ese modo obtener más micros de cada una? Esa limitación viene marcada por la maquinaria propia de la fotolitografía. De hecho, a medida que se ha avanzado tecnológicamente las obleas han podido hacerse más grandes. Del mismo modo, mejorando estas máquinas es posible hacer las proyecciones de luz más precisas. Mejoran la longitud de onda de la luz se permiten hacer divisiones más pequeñas, con lo que es posible “dibujar” más transistores en un mismo espacio. Esta evolución no
Cámara estanca para la entrada en una
Cámara estanca para la entrada en una "clean room"
sólo permite crear más micros a partir de una misma oblea, sino que además estos micros serán más efectivos al reducirse el espacio entre transistores y requiriendo menos consumo eléctrico lo que a su vez se traduce en una reducción del calor desprendido. De este proceso es cuando se habla de tecnología de fabricación de, por ejemplo, 0,45 micras. Hablamos de un tecnología de 0,40 micras cuando entre dos canales de comunicación entre transistores hay 0,80 micras (0,40 micras sería el punto intermedio entre ambos).
Ahora llega otro proceso que comparado con el anterior parece sencillo, el encapsulado. En este proceso el microprocesador es preparado para comunicarse con el resto del sistema mediante las clásicas patillas de cobre y protegido dentro de una carcasa aislante y termodifusora.
Una vez que el procesador está listo para su uso, es sometido a un gran número de pruebas encaminado a medir su resistencia y estabilidad. Llegamos a este punto es conveniente echar la vista atrás y ver la gran cantidad de circunstancias que pueden fallar en la fabricación de un micro. Desde la más mínima impureza en la materia prima o en su entorno de producción a cualquier error microscópico durante la fotolitografía, el cortado, el encapsulado… Dependiendo del procesador que se está fabricando, se dice que una oblea ha dado buen resultado cuando de ella se ha obtenido sobre el 50% de los procesadores cumpliendo el mínimo exigido para ellos. Para ser más gráfico, imaginemos que Intel fabrica una oblea de Pentium a 1000 MHz. Una vez terminado el proceso prueba uno a uno sus micros y observa cómo el 50% de esos micros corre a 1000 MHz de forma estable. La producción con esa oblea es aceptable pero ¿qué ocurre con el otro 50% de los micros? Sencillamente se siguen probando buscando su límite. Si este está en 900MHz, se etiquetarán como Pentium 900Hz y así progresivamente.
Así que, dentro de una misma familia de procesadores, todos han nacido con el mismo objetivo, solo que unos han sido fabricados con menos errores que otros. De este modo, si cogemos el Pentium 900MHz del ejemplo y configuramos la BIOS como si se tratase de un 1000MHz y cuidamos la refrigeración, obtendremos exactamente el mismo resultado que si hubiésemos comprado el 1000MHz. Esa es la base del overclocking y que tan interesante es de comprender, ya que por poco que sea, siempre es un beneficio gratuíto que todos deberíamos tener en cuenta.
Existe un caso, poco habitual pero tan interesante para los usuarios que merece la pena ser mencionado, en el que el fabricante obtiene muy buenos resultados en la producción de micros y aumenta sus existencias en micros “de primera”, sin obtener a penas micros de velocidades inferiores. Siguiendo con el ejemplo anterior, Intel puede llegar a almacenar en exceso Pentium 1000 de tal forma que no pueda atender la demanda de Pentium 900. En ese caso lo que ocurre es que esos Pentium 1000 son marcados como Pentium 900 y vendidos a precio de estos. De un modo u otro la serie con la que han sido marcados estos micros se hace pública y son muy demandados entre los compradores.
Por desgracia también existe el caso opuesto. Con el fin de estafar al cliente se llega a borrar literalmente la denominación serigrafiada sobre los micros y a escribir otra falsa más cara para venderlos a ese precio. Es decir, comprar una serie de Pentium 900, borrarles el nombre y poner “Pentium 1000” y venderlos a ese precio. A este fraude se le conoce como “remarcado” y tiene su objeto tanto en micros como en memoria. El usuario final que sufre un micro remarcado soportará cuelgues e incluso el quemado del micro dado que lo está haciendo funcionar a unas frecuencias para las que no está preparado.
Sabiendo lo delicada que es la producción de un microprocesador entenderemos los extremos a los que es llevado todo el proceso. Quizá hayáis oído hablar de las salas limpias (clean room) donde tiene lugar todo el proceso. Estas salas constan de un espacio totalmente aislado del exterior, una cámara intermedia también estéril y un último “anillo” también muy controlado pero ya accesible para el personal. Tanto el aire que se respira dentro de la cámara central o “sala limpia” como el del primer anillo estanco es totalmente artificial. Ese espacio ni ha tenido ni tendrá nunca un acceso directo al aire exterior. ¿la razón? Recordemos que una simple mota de polvo es tan grnade como varios cientos de transistores y puede arruinar una producción de varios miles de dólares. Así, este tipo de fábricas se instala en zonas a gran altura, donde ya de por sí el aire exterior es más puro y libre de impurezas y polución. El aire que respiran los ingenieros que trabajan en la sala limpia se extrae de unos tanques de oxígeno líquido que se yerguen en el exterior y que requieren un lógico reabastecimiento continuo. Además, todo el aire de la sala se filtra por completo cada pocos minutos de modo que cualquier impureza quede controlada.
En este ambiente la intervención humana se intenta sea la mínima imprescindible, dado que somos auténticos surtidores de impurezas. Desde la respiración a las escamas de piel microscópicas, cualquier partícula puede arruinar una oblea. Las pocas personas que entran en la sala limpia lo hacen vestidos como auténticos astronautas, con lo que los americanos llaman “rabbit suit”. Se trata de un buzo desechable y hermético que sólo deja al descubierto parte de la cara que a su vez debe ser cubierto por gafas y mascarilla.
Si esto os parecen unas precauciones extremas, lo que a nosotros más nos ha sorprendido al visitar una sala limpia es la nula intervención de las personas en la manipulación de las obleas. Son pequeños robots los que las cogen y transportan de máquina en máquina. La razón de que se usen pequeños robots es que cualquier humano puede cometer un error, ya sea cogiendo mal la oblea o tropezando con una en la mano. Todas las fotos que podáis encontrar con técnicos con una oblea en la mano son “preparadas” dado que en la realidad nadie toca en ningún momento una. Que nadie piense que estos robots son humanoides tipo C3PO, sino que son pequeñas cajas
cuadradas de medio metro de altura con un solo brazo que recorren la sala sobre líneas de distintos colores pintadas sobre el suelo. Por desgracia no podemos mostraros fotos propias del interior de una de estas salas blancas dado que está totalmente prohibido usar cámaras. La excusa es que un flash puede ser fatal en determinadas situaciones del proceso, pero las auténticas razones giran entorno al secreto industrial. De hecho, hay determinados pasos en la fabricación que son del todo secretos…
El resto del proceso; ensamblaje.
Este artículo realmente nace tras haber observado la última fase de la fabricación de una tarjeta gráfica, tras comprobar lo radicalmente distinto que es a lo descrito hasta ahora. Esto nos lleva a cómo acabamos la primera parte de este artículo, hablando de la globalización de la producción. Basta estudiar un detalle: la fabricación de microprocesadores se limita a EEUU, Alemania, Japón, Suiza por un lado y a Corea del Sur y Taiwán por otro… mientras que esta última parte del proceso se centra en exclusiva en China, seguida de lejos por Malasia, Filipinas e incluso Costa Rica. Evidentemente la última fase de la producción se ve condicionada a la reducción de costes en la mano de obra.
En las pasadas vacaciones (recorriendo China como mochilero) me aparté de las rutas convencionales para ir a parar a DongGuan, en la provincia de Guangdong, al sur de China y cercana a Hong Kong (visitar). Seguramente este nombre no os suena de nada, pero quizá sí que debería hacerlo dado que es el principal punto de fabricación de hardware del mundo. Basta decir que la ciudad pasó de tener menos de un millón de habitantes en el momento de la explosión comercial del PC en los años 80, a los actuales siete millones, hasta convertirse en una copia “barata” de su vecino HongKong. Son alrededor de 17.000 compañías las que pagan sus impuestos allí, por lo que la mayoría de los fabricantes de hard tienen al menos su pequeña delegación. Otras curiosidades sobre la capacidad de producción de esta ciudad aseguran que de allí salen más del 80% de los hornos microondas que se venden en el mundo y más del 90% de los encendedores…
Con estos antecedentes y gracias a la excelente colaboración de Sapphire que accedió a permitirme conocer su planta de fabricación “por dentro” viajé hasta esta ciudad. Lo que pensé que podría ser un paraíso de tiendas de informática a precios ridículos se convirtió exactamente en lo contrario. DongGuan es una ciudad dormitorio llena de contrastes con sucias fábricas a pocas manzanas de inmensos jardines pero, eso sí, ni una tienda de hardware. Este detalle dice mucho de qué tipo de “cultura del hardware” existe allí; se fabrica prácticamente de todo, pero no hay ni una sola tienda. Curioso.
La segunda impresión la tuve cuando llegamos a la fábrica. Hasta el momento las dependencias que conocía en este proceso de fabricación del hardware eran edificios ultra-modernos, rodeados de jardines que desprenden sensaciones que mucho tienen que ver con los altos presupuestos y la opulencia. “Silicon Valley”, vamos. Pero la última etapa de la vida del hardware es muy distinta. Cuando el taxi se detuvo frente a la empresa insistí varias veces al taxista para comprobar que no estábamos equivocados. El viaje se había alargado hacia las afueras de la ciudad, adentrándose en los clásicos suburbios chinos descendientes de los “hutongs”, donde la gente hace la vida en la calle. Al doblar una esquina, entre un vecino que arreglaba su ciclomotor en mitad de la carretera y una abuela que hacía la colada en un cubo se alzaba el edificio que buscaba. Un edificio realmente feo de dos alturas, de azulejo blanco necesitado de un lavado de cara y con las ventanas cegadas.
Yo me dirigía a una de las mayores plantas de ensamblaje de tarjetas gráficas del planeta y realmente estaba en ella. La Excelsior Electronics Limited produce más de 8 millones de tarjetas gráficas al año. De allí salen todas las tarjetas Sapphire y la mayoría del resto de ATi, pero también montan tarjetas de “PCB verde” de nVidia, hacen reproductores MP3, placas base, descodificadores de satélite… sencillamente aún me parece increíble tal producción en aquel sitio.
Una vez reunido con el señor Kan Leung, C.O. de la empresa, éste me llevó a conocerla, por lo que podemos seguir describiendo el proceso de fabricación de una tarjeta gráfica. A la fábrica llegan los microprocesadores, en este caso Radeon de ATi, por un lado, la memoria desde Corea del Sur, el resto de componentes electrónicos de Taiwán y la propia China y todo se va a montar sobre PCBs fabricados no muy lejos de la misma fábrica.
La producción de las tarjetas gráficas está automátizada prácticamente en su totalidad. Los PCBs vienen unidos de dos en dos y entran así en la primera máquina. Esta máquina se encarga de “clavar” literalmente chips sobre el PCB a una velocidad endiablada. Cada uno de estos pequeños chips y transistores llega “pegado” en cintas de papel… tiras de decenas de metros con un chip cada pocos centímetros. La máquina va tomando estos chips e incrustándolos en el PCB a toda velocidad. Sin duda el símil más apropiado es el de una ametralladora a pleno funcionamiento, en la que por un lado entra la canana con la bala (el chip), lo clava y por el otro lado sale la cinta vacía. Cada chip tiene su propia cinta y poner todos los chips que componen el PCS lleva 4 ó 5 segundos
Varias de estas máquinas montan sobre el PC toda la circuitería, así como la memoria y el procesador. Una vez que la tarjeta está completa, entra en un horno. Otro símil apropiado para esta situación es el horno de una pizzería.
Estas máquinas trabajan del mismo modo ya sea montando tarjetas de 30$ sobre un PCB de 6 capas que montando caras X1950 de 700$ sobre un PCB de 8. Simplemente se cambian los componentes con las que se cargan y se varía su perfil de comportamiento ajustándolo al nuevo PCB. Según los técnicos con los que allí hablé, sólo necesitan un puñado de minutos para dejar de montar un producto y pasar a hacer otro distinto. La producción se ajusta a la demanda y la disponibilidad de componentes y esta fábrica en concreto cuenta con 28 cadenas independientes trabajando, según me aseguró el director, en dos turnos de 8 horas.
Hasta el momento la intervención humana se limita a recargar las máquinas y a supervisar que no haya ningún problema. Una vez que las tarjetas salen del horno, sufren su primera revisión. Por fin vemos las primeras salas llenas de trabajadoras chinas correctamente uniformadas con su gorrito y sus chanclas. Cada empleado viste de un color determinado propio de su área de trabajo y algunos llevan brazaletes indicando su rango o su situación de prácticas. En la mayoría de las cadenas de montaje las trabajadoras tienen un cable alrededor de la muñeca conectado a su puesto de trabajo. Por supuesto es para descargar la corriente estática, pero la sensación era la de estar literalmente atadas al trabajo, como se puede ver en alguna foto. Por el momento, ni un solo hombre.
La primera comprobación es visual. Las trabajadoras cogen las tarjetas y las ponen bajo una plantilla de papel para comprobar que la máquina no ha dejado de poner ningún componente. Tras esta prueba, las tarjetas van pasando por distintos análisis. Son sometidas a Rayos X, comprobadas bajo el microscopio y mediante polímetros. En esta parte del proceso siempre se encuentran tarjetas defectuosas y son literalmente tiradas a un cubo de basura. Olvide preguntar si al menos iban a quitar el chip de ATi para reutilizarlo o si llegados a aquel punto el hardware era inaprovechable.
Una vez terminadas las primeras comprobaciones, la tarjeta pasa a otra cadena donde manualmente se hacen los últimos ajustes. Se les colocan a mano los disipadores, ventiladores y las conexiones DVi, dejando la tarjeta terminada.
Con el hardware operativo, otra cadena se encarga de comprobar su funcionamiento óptimo. Esto se hace mediante el 3DMark 2005. Me resultó muy curioso ver una hilera de 100 monitores reproduciendo distintos momentos de este Benchmark. Si la tarjeta funciona dentro de los parámetros exigidos, se le pone una última pegatina y llega a la última cadena.
En esta última estación antes de llegar a las tiendas se encuentran los contenedores llenos de cajas de cartón de distintos fabricantes, columnas de CDs de controladores, paquetes con cables S-Video y RCAs, transformadores DVI-VGA… Al modo de un coupier que baraja cartas, las últimas empleadas van metiendo uno de cada en cada caja, en un orden determinado que facilita a unas últimas Empleadas la comprobación de que todo está incluido y la caja puede ser cerrada definitivamente. Y así es… desde ahí pasa a una máquina que envuelve en plástico la caja y desde ahí al aeropuerto y al resto del mundo. El proceso ha terminado. De nuevo quedo asombrado al comprobar la productividad de aquellas mujeres que de aquel modo sacan entre 35.000 y 40.000 tarjetas al día…
Sin embargo en China se hacen más cosas. En un ala de la Excelsior Electronics sí trabajan hombres. Se trata de una zona destinada a la I+D de distintos componentes. Allí encontraremos ingenieros trabajando sobre el papel, haciendo variaciones sobre PCBs y, en definitiva, creando hardware. Por lo que nos dice el Sr. Leung, la I+D se dirige principalmente a crear hardware “secundario”, como pendrives, MP3, etc. Las tarjetas gráficas se fabrican siguiendo estrictamente la tarjeta de referencia probada por el fabricante del chip gráfico.
Sin embargo la fábrica cuenta con la posibilidad de modificar esas especificaciones. Allí mismo técnicos enfundados en los característicos “rabbit suits” trabajaban variando el hardware y sometiéndolo a pruebas. Para estas pruebas cuentan con una gran variedad de máquinas de testeo, como las que obligan al hardware a trabajar a temperaturas extremas que van entre los -20º y los 90º para las VGA, los -55º y los 125º para las placas base y los -40º y los 85º para la memoria USB.
Otra máquina muy curiosa consigue emular el desgaste que sufre el hardware durante su uso intensivo en 5 años. En una sola semana la temperatura y humedad varía rondando una media del 85% de humedad y 85º de temperatura. Si el hardware pasa todas estas pruebas el diseño se aprueba y puede pasar a la cadena de montaje.
Hablando con el director de la empresa no me dice para cuántos “fabricantes” monta tarjetas, pero si me habla de las prioridades y obligaciones respecto a ellas, así, preguntado sobre si sería posible acudir a su fábrica con un diseño y el suministro de los componentes necesarios para que ellos monten el producto final me responden que en la
teoría es posible, pero que en la realidad no, clásica respuesta china. Por nuestra experiencia sabemos que realmente es así y sabemos cómo acabó un intento parecido de un fabricante español hace unos años. Empresas de este tipo están obligadas a mantener un equilibrio que sólo deja de existir cuando el producto sale a la calle y pasa a haber competencia. Hasta entonces, las distintas marcas de hardware sólo compiten para obtener mejores rendimientos y nunca entre ellas.
Sin duda me hubiera gustado aprender más sobre esta parte del proceso de fabricación, pero el carácter chino unido su total desconocimiento del inglés salvo en contadísimas ocasiones, me dejaron con demasiadas dudas. No obstante, la experiencia sirve para dibujar muy acertadamente el panorama actual en cuanto a la fabricación de hardware.
Éste se divide en tres partes; primero el diseño de los procesadores, segundo, su fabricación en laboratorios de alta tecnología en los países más desarrollados y, por último, la producción masiva de los componentes que requieren menos especialización que se limita a países de los llamados “emergentes”.
El 90% del coste de un nuevo hardware se circunscribe a las dos primeras fases, mientras que sólo una pequeña parte corresponde a la fase que acabamos de describir; fabricación masiva de PCB, condensadores, conexiones y demás componentes fabricados en China y Malasia por trabajadores con sueldos exiguos y duras jornadas laborales.
Comprobamos cómo salvo el propio diseño del hardware, el resto de la fabricación corre a cargo de un puñado de empresas que no distinguen de marcas. En la misma empresa se fabrican procesadores de compañías rivales y hasta el final prácticamente es la misma trabajadora la pega la pegatina de una u otra marca en el disipador de una tarjeta que probablemente no sepa ni para qué sirve.
Esto nos lleva a un mercado plano, donde es indiferente qué marca elijamos y en el que las diferencias se limitan a cómo sea la caja y el manual y a si tienen soporte en nuestro idioma, así que dirigimos nuestra atención una vez más al precio, con lo que la tendencia que nos ha llevado a este tipo de mercado se mantiene. Será mejor o peor para el consumidor, pero lo que es indiscutible es que es bastante más aburrido...
¿El futuro? La globalización es imparable, para bien o para mal, así que este modelo de producción se mantendrá. Ahora sólo nos falta aprovechar ese mismo mercado global para atacar el que quizá en España sea el paso más descompensado. La distribución. Esperemos que poco a poco podamos comprar el hardware al mismo precio que, no ya los japoneses o los norteamericanos, sino como los alemanes o ingleses…
Un agradecimiento muy especial a Steve Choi, de Sapphire Hong Kong, sin cuya ayuda aún estaría discutiendo en chino con algún conductor…
WOW ESPERO LES PARESca interesante gracias!!!
fuente http://www.meristation.com/v3/des_a...=cw4597d2c8e359e&idj=&idp=&tipo=art&c=1&pos=0
REPORTAJE
Conoce el proceso que sigue el hardware, ya sea una VGA, una consola o un móvil, desde su concepción en un despacho, hasta su empaquetado en una planta de producción china.
Este año Meristation celebrará su 10º aniversario. Estos años nos han permitido aprender sobre el hardware en aspectos que generalmente son ajenos al usuario. Ya sea en presentaciones, visitas promocionales a simplemente gracias a la entidad que Meristation ha alcanzado, hemos cruzado puertas que permanecen cerradas al gran público. Hemos visitado desde los despachos donde se toman las decisiones, hasta la cadena donde se empaquetan los productos, pasando por sofisticadas salas estériles de producción de procesadores y las plantas donde se ensamblan, por lo que podemos decir que hemos observado desde el inicio hasta el fin la creación del hardware. En este artículo os invitamos a que sigáis ese mismo camino aprendiendo y obteniendo respuestas a aquellas dudas que más de una vez se os habrán planteado al comprar un nuevo producto.
Hemos centrado el artículo en las tarjetas gráficas, hardware con el que tenemos una mayor experiencia, pero la mayoría de la información es extensible al resto del hardware. Y no sólo a placas base o tarjetas de red, sino a teléfonos móviles, consolas o pantallas LCD. Como más adelante veremos, la producción de toda la tecnología basada en microelectrónica se entrecruza repetidas veces antes de llegar al mercado.
Cuando arrancamos escribiendo sobre tarjetas gráficas allá en el 96 existían decenas de fabricantes y entonces algunos de ellos incluso eran eso; fabricantes. Era posible ir a una feria y encontrar producto de un fabricante que ensamblaba sus propias unidades en pequeñas plantas en su país ¡e incluso se podía encontrar hardware “Made in Spain”!
Por aquel entonces la producción de tarjetas gráficas giraba alrededor de Matrox, S3, 3Dlabs y una ATi que poco tenía que ver con lo que representa hoy día para los jugadores. La revolución llegó de mano de 3dfx y, un par de años después, con el NV1 de una bisoña nVidia.
Entonces había distintas estrategias de mercado. Fabricantes como Matrox se ocupaban prácticamente de principio a fin de la producción de sus tarjetas y otros, como 3dfx o nVidia se centraban en la investigación y el desarrollo de los chips gráficos dejando a terceros su implementación y comercialización. La relación entre ambos fabricantes, de chip y de tarjetas, era sencilla. Ambos llegaban a acuerdos económicos mediante los que el fabricante de tarjetas aportaba el capital necesario para el desarrollo de los nuevos chips gráficos. A cambio, el fabricante de los chips concedía al otro ventajas de cara a la comercialización, principalmente “ventanas” o periodos “de protección” en los que exclusivamente proporcionaría procesadores a ese fabricante, producciones limitadas o simples descuentos. Los acuerdos eran mejores con unos fabricantes que con otros y los resultados llegaban en forma de una mejor implementación y aprovechamiento del hardware ya que los ingenieros de ambas empresas mantenían sus “líneas directas”.
Esta colaboración y diferenciación entre fabricantes permitía situaciones que a día de hoy son casi imposibles de ver; podíamos comparar dos tarjetas basadas en el mismo chip gráfico, con la misma cantidad de memoria, funcionando de formas muy diferentes. Esto era debido a que el fabricante de la tarjeta trabajaba sobre el PCB y su circuitería, con distintas memorias y sus latencias, jugando con distintas configuraciones hasta conseguir optimizar el rendimiento.
Cuando estos fabricantes, denominados “first partners” ya habían disfrutado de las ventajas que su inversión había supuesto, llegaban otros fabricantes ofreciendo productos similares que, a cambio de llegar más tarde y no contar ni con el soporte ni las garantías de los primeros, ofrecían precios más bajos.
En esta época, esta estrategia se mostró como la más acertada, favoreciendo la aparición de decenas de “fabricantes” que comercializaban tarjetas gráficas. Fueron los años dorados de fabricantes como Guillemot, Creative, Diamond, todos ellos “first partners” respectivos de ATi, nVidia y 3dfx.
Con tanta producción, el mercado se inundó de estos productos, con la consiguiente bajada de precios. Empezaron los problemas serios para los “grandes” de aquella época como Matrox y S3, que no tuvieron la suficiente velocidad de reacción ante una nueva carrera tecnológica que se ha mantenido hasta ahora. Mantenerse “solos” no les permitiría soportar la velocidad en la evolución de un mercado que empezó a dirigir su mirada a los “benchmarks” y el rendimiento bruto y que comenzó a reflejar la “ley de Moore” también en el hardware gráfico. Prácticamente de un plumazo el mercado paso a ser cosa de tres, 3dfx, nVidia y una ATi, que por entonces se limitaba a hardware “sencillo” destinado a ofimática y el sector laboral aunque seguía siendo el fabricante que más facturaba.
3dfx no supo analizar correctamente el mercado y cometió también el error que había acabado con su competencia; decidió intervenir más activamente en la producción y distribución de las tarjetas que montaban sus chips. En su primera generación de tarjetas bajo esta nueva estrategia, la ventaja de nVidia ya era evidente lo que desencadenó en la desaparición de la primera absorbida por los de Santa Clara en 2000, en tan sólo un año. Cuando todo parecía destinado al monopolio de nVidia como fabricante de hardware gráfico para uso doméstico, ATi supo ver el gran mercado que se estaba perdiendo y entró en la liza. Tras una generación de sus Radeon pudo igualar a su competencia… y hasta ahora.
Esta igualdad mantenida durante los últimos años se ha intentado romper por parte de ambos fabricante de procesadores a fuerza acelerar e intentar dejar atrás a la competencia, llegando a sacar al año hasta dos evoluciones de su hardware. Hasta el momento ninguno de los dos ha doblado la rodilla, por suerte para los usuarios, pero sí que han dejado atrás la estrategia de comercialización que acabamos de describir. Fabricantes como Guillemot o Creative no pueden competir con otros fabricantes que les superan en el que seguramente sea el factor más observado por el consumidor; el precio.
La razón de que estos fabricantes renuncien al hardware gráfico es que la velocidad que ha alcanzado es demasiado alta. Esta “excesiva” renovación les perjudica por dos razones. Por un lado ya no hay tiempo que perder mejorando el producto; éste tiene que estar en el mercado cuanto antes, dado que la competencia hará lo propio y se apropiará de los compradores. Por otro, al no haber diferencias respecto al resto
de tarjetas, sumado a que los usuarios han madurado y ponderan más el ahorro que unos cuidados manuales en español o un soporte técnico que no van a necesitar prácticamente nunca, permiten el éxito de los productos con una estrategia de precios más agresiva. Los usuarios hemos dejado progresivamente de valorar el servicio técnico, la localización, los juegos de regalo… porque en la mayoría de los casos no los necesitamos y preferimos esperar un mes y comprar la misma tarjeta sin estos “extras” pero a un precio asequible. Ese es otro de los factores que también han cambiado radicalmente. Hace un lustro las tarjetas gráficas más caras rondaban las 50.000 ptas… ahora nos vamos hasta los 700€, con lo que es lógico que concedamos mucha más atención al precio.
Respecto al inicio de la comercialización masiva de hardware con la entrada de los PCs en nuestras casa, a cómo funciona ahora su producción actualmente, las cosas han cambiado radicalmente. Ahora prima llegar al mercado cuanto antes, dado que si se llega tarde, o ya estará copado por otras marcas, o la “esperanza de vida” de ese hardware es demasiado corta como para amortizarlo. A eso se suma el corto margen de beneficio que reportan, castigados en exceso por aranceles y comisiones en la distribución (algo que en España es exagerado). Para conseguirlo, como veremos más adelante, la solución es la globalización… centralizar la fabricación.
La fabricación; microprocesadores.
Empezamos por el “trabajo fino”. Muchos de vosotros, cuando se os habla de la fabricación de una tarjeta gráfica, tendréis en mente laboratorios ultra-avanzados, llenos de tecnología punta y atendido por los más capacitados ingenieros. Y así es… en parte. Esta parte de la producción, la que se encarga de crear los propios chips gráficos y la memoria, es sin duda la más interesante del proceso y también la más compleja de entender.
Una prueba de lo complejo de la fabricación de microprocesadores son
los contados centros tecnológicos que los fabrican a lo largo de todo el planeta. En Europa sólo contamos con Wacker, en Alemania que, junto con otra “fábrica” en Japón y una tercera en Estados Unidos agrupan la mejor tecnología del planeta en la fabricación de “micros”. Entre estas tres empresas abastecen la mayoría de la demanda de AMD, nVidia, ATi… Intel, sin embargo, cuenta con dos plantas de fabricación, una en Estados Unidos y otra en Israel. La razón de que haya tan pocas plantas de este tipo es su coste. Se estima que sólo su construcción requiere cerca de 0, 2 Billones de euros, sin contar su mantenimiento cuyo coste es también exagerado dada la corta esperanza de vida de la tecnología y su necesidad de renovación.
¿Y en qué se invierte todo este dinero? Sin duda en el proceso de fabricación más delicado y preciso de que es capaz del ser humano. Vamos a intentar explicar brevemente cómo se fabrica un procesador. Aunque parezca mentira, la materia principal de la que nace esta tecnología es simple arena. Como sabemos, el cristal no es otra cosa que arena sometida a presión y temperatura y ese es el primer paso del proceso; crear unos cilindros de “cristal” (silicio policristalino purificado). Estos cilindros han variado su diámetro a medida que la tecnología lo ha permitido, siendo lo más habitual cilindros de 20 y 30 cm. Estos cilindros son literalmente cortados en “rodajas” dando lugar a las conocidas “obleas” que ya os sonarán y podéis ver en las fotos adjuntas.
Cada una de estas obleas es pulida hasta reducirla a un grosor inferior a un milímetro y totalmente libre de cualquier imperfección, mancha o diferencia de brillo o reflectancia. Desde este momento, una pequeña ralladura o una simple mota de polvo pueden arruinar lo que luego serán los micros, o lo que es lo mismo, muchos miles de Euros.
Tamaño más habitual de las obleas, 30cm
El resultado es la base sobre la que se “dibujarán” los miles de millones de transistores. Más que dibujar, sería más acertado decir que lo micros se crean mediante proyección de luz y sombra. Se trata de un proceso denominado Fotolitografía, una tecnología propia de la rama nanotecnológica. Para aquellos que entiendan cómo reacciona una
Una oblea con más de 200 micros a más de 60 millones de transistores cada uno
Una oblea con más de 200 micros a más de 60 millones de transistores cada uno
película fotográfica cuando hacemos una foto y dejamos que la luz se proyecte sobre su cara sensible les será muy sencillo entender la fabricación de un micro. La oblea se va recubriendo de distintas combinaciones químicas que reaccionan de uno u otro modo a distintas intensidades de luz. Sobre cada capa química fotosensible se proyecta luz durante determinado tiempo de modo que la sustancia química vitrifique formando transistores. El proceso se repite capa tras capa varios cientos de veces.
Si el trabajo parece complejo, lo es aún más cuando comprobamos el resultado. Un micro de última generación cuenta con unos 60 millones de transistores en el espacio que ocupa una moneda de euro y todos ellos se interconectan tanto horizontal como verticalmente en una conjunción perfecta.
Una vez terminado el proceso los microprocesadores son recortados de la oblea obteniendo su característica forma cuadrada. Es evidente que si recortamos un círculo en partes cuadradas siembre nos sobran los bordes. Una pregunta obvia es por qué no hacen las obleas cuadradas y aprovechan así la totalidad de su superficie. Al menos es lo primero que nosotros preguntamos. La respuesta gira en la idoneidad de la forma cilíndrica a la hora de obtener un “lingote” de donde cortar las obleas mucho más uniforme en su composición que haciéndolo cuadrado, con esquinas. Además la expansión de la luz propia de la fotolitografía hacen también más adecuado el círculo.
Un ingeniero real nunca podría tocar una oblea
La segunda pregunta es, si tan trabajoso es acabar una oblea ¿por qué no hacen las obleas más grandes y de ese modo obtener más micros de cada una? Esa limitación viene marcada por la maquinaria propia de la fotolitografía. De hecho, a medida que se ha avanzado tecnológicamente las obleas han podido hacerse más grandes. Del mismo modo, mejorando estas máquinas es posible hacer las proyecciones de luz más precisas. Mejoran la longitud de onda de la luz se permiten hacer divisiones más pequeñas, con lo que es posible “dibujar” más transistores en un mismo espacio. Esta evolución no
Cámara estanca para la entrada en una
Cámara estanca para la entrada en una "clean room"
sólo permite crear más micros a partir de una misma oblea, sino que además estos micros serán más efectivos al reducirse el espacio entre transistores y requiriendo menos consumo eléctrico lo que a su vez se traduce en una reducción del calor desprendido. De este proceso es cuando se habla de tecnología de fabricación de, por ejemplo, 0,45 micras. Hablamos de un tecnología de 0,40 micras cuando entre dos canales de comunicación entre transistores hay 0,80 micras (0,40 micras sería el punto intermedio entre ambos).
Ahora llega otro proceso que comparado con el anterior parece sencillo, el encapsulado. En este proceso el microprocesador es preparado para comunicarse con el resto del sistema mediante las clásicas patillas de cobre y protegido dentro de una carcasa aislante y termodifusora.
Una vez que el procesador está listo para su uso, es sometido a un gran número de pruebas encaminado a medir su resistencia y estabilidad. Llegamos a este punto es conveniente echar la vista atrás y ver la gran cantidad de circunstancias que pueden fallar en la fabricación de un micro. Desde la más mínima impureza en la materia prima o en su entorno de producción a cualquier error microscópico durante la fotolitografía, el cortado, el encapsulado… Dependiendo del procesador que se está fabricando, se dice que una oblea ha dado buen resultado cuando de ella se ha obtenido sobre el 50% de los procesadores cumpliendo el mínimo exigido para ellos. Para ser más gráfico, imaginemos que Intel fabrica una oblea de Pentium a 1000 MHz. Una vez terminado el proceso prueba uno a uno sus micros y observa cómo el 50% de esos micros corre a 1000 MHz de forma estable. La producción con esa oblea es aceptable pero ¿qué ocurre con el otro 50% de los micros? Sencillamente se siguen probando buscando su límite. Si este está en 900MHz, se etiquetarán como Pentium 900Hz y así progresivamente.
Así que, dentro de una misma familia de procesadores, todos han nacido con el mismo objetivo, solo que unos han sido fabricados con menos errores que otros. De este modo, si cogemos el Pentium 900MHz del ejemplo y configuramos la BIOS como si se tratase de un 1000MHz y cuidamos la refrigeración, obtendremos exactamente el mismo resultado que si hubiésemos comprado el 1000MHz. Esa es la base del overclocking y que tan interesante es de comprender, ya que por poco que sea, siempre es un beneficio gratuíto que todos deberíamos tener en cuenta.
Existe un caso, poco habitual pero tan interesante para los usuarios que merece la pena ser mencionado, en el que el fabricante obtiene muy buenos resultados en la producción de micros y aumenta sus existencias en micros “de primera”, sin obtener a penas micros de velocidades inferiores. Siguiendo con el ejemplo anterior, Intel puede llegar a almacenar en exceso Pentium 1000 de tal forma que no pueda atender la demanda de Pentium 900. En ese caso lo que ocurre es que esos Pentium 1000 son marcados como Pentium 900 y vendidos a precio de estos. De un modo u otro la serie con la que han sido marcados estos micros se hace pública y son muy demandados entre los compradores.
Por desgracia también existe el caso opuesto. Con el fin de estafar al cliente se llega a borrar literalmente la denominación serigrafiada sobre los micros y a escribir otra falsa más cara para venderlos a ese precio. Es decir, comprar una serie de Pentium 900, borrarles el nombre y poner “Pentium 1000” y venderlos a ese precio. A este fraude se le conoce como “remarcado” y tiene su objeto tanto en micros como en memoria. El usuario final que sufre un micro remarcado soportará cuelgues e incluso el quemado del micro dado que lo está haciendo funcionar a unas frecuencias para las que no está preparado.
Sabiendo lo delicada que es la producción de un microprocesador entenderemos los extremos a los que es llevado todo el proceso. Quizá hayáis oído hablar de las salas limpias (clean room) donde tiene lugar todo el proceso. Estas salas constan de un espacio totalmente aislado del exterior, una cámara intermedia también estéril y un último “anillo” también muy controlado pero ya accesible para el personal. Tanto el aire que se respira dentro de la cámara central o “sala limpia” como el del primer anillo estanco es totalmente artificial. Ese espacio ni ha tenido ni tendrá nunca un acceso directo al aire exterior. ¿la razón? Recordemos que una simple mota de polvo es tan grnade como varios cientos de transistores y puede arruinar una producción de varios miles de dólares. Así, este tipo de fábricas se instala en zonas a gran altura, donde ya de por sí el aire exterior es más puro y libre de impurezas y polución. El aire que respiran los ingenieros que trabajan en la sala limpia se extrae de unos tanques de oxígeno líquido que se yerguen en el exterior y que requieren un lógico reabastecimiento continuo. Además, todo el aire de la sala se filtra por completo cada pocos minutos de modo que cualquier impureza quede controlada.
En este ambiente la intervención humana se intenta sea la mínima imprescindible, dado que somos auténticos surtidores de impurezas. Desde la respiración a las escamas de piel microscópicas, cualquier partícula puede arruinar una oblea. Las pocas personas que entran en la sala limpia lo hacen vestidos como auténticos astronautas, con lo que los americanos llaman “rabbit suit”. Se trata de un buzo desechable y hermético que sólo deja al descubierto parte de la cara que a su vez debe ser cubierto por gafas y mascarilla.
Si esto os parecen unas precauciones extremas, lo que a nosotros más nos ha sorprendido al visitar una sala limpia es la nula intervención de las personas en la manipulación de las obleas. Son pequeños robots los que las cogen y transportan de máquina en máquina. La razón de que se usen pequeños robots es que cualquier humano puede cometer un error, ya sea cogiendo mal la oblea o tropezando con una en la mano. Todas las fotos que podáis encontrar con técnicos con una oblea en la mano son “preparadas” dado que en la realidad nadie toca en ningún momento una. Que nadie piense que estos robots son humanoides tipo C3PO, sino que son pequeñas cajas
cuadradas de medio metro de altura con un solo brazo que recorren la sala sobre líneas de distintos colores pintadas sobre el suelo. Por desgracia no podemos mostraros fotos propias del interior de una de estas salas blancas dado que está totalmente prohibido usar cámaras. La excusa es que un flash puede ser fatal en determinadas situaciones del proceso, pero las auténticas razones giran entorno al secreto industrial. De hecho, hay determinados pasos en la fabricación que son del todo secretos…
El resto del proceso; ensamblaje.
Este artículo realmente nace tras haber observado la última fase de la fabricación de una tarjeta gráfica, tras comprobar lo radicalmente distinto que es a lo descrito hasta ahora. Esto nos lleva a cómo acabamos la primera parte de este artículo, hablando de la globalización de la producción. Basta estudiar un detalle: la fabricación de microprocesadores se limita a EEUU, Alemania, Japón, Suiza por un lado y a Corea del Sur y Taiwán por otro… mientras que esta última parte del proceso se centra en exclusiva en China, seguida de lejos por Malasia, Filipinas e incluso Costa Rica. Evidentemente la última fase de la producción se ve condicionada a la reducción de costes en la mano de obra.
En las pasadas vacaciones (recorriendo China como mochilero) me aparté de las rutas convencionales para ir a parar a DongGuan, en la provincia de Guangdong, al sur de China y cercana a Hong Kong (visitar). Seguramente este nombre no os suena de nada, pero quizá sí que debería hacerlo dado que es el principal punto de fabricación de hardware del mundo. Basta decir que la ciudad pasó de tener menos de un millón de habitantes en el momento de la explosión comercial del PC en los años 80, a los actuales siete millones, hasta convertirse en una copia “barata” de su vecino HongKong. Son alrededor de 17.000 compañías las que pagan sus impuestos allí, por lo que la mayoría de los fabricantes de hard tienen al menos su pequeña delegación. Otras curiosidades sobre la capacidad de producción de esta ciudad aseguran que de allí salen más del 80% de los hornos microondas que se venden en el mundo y más del 90% de los encendedores…
Con estos antecedentes y gracias a la excelente colaboración de Sapphire que accedió a permitirme conocer su planta de fabricación “por dentro” viajé hasta esta ciudad. Lo que pensé que podría ser un paraíso de tiendas de informática a precios ridículos se convirtió exactamente en lo contrario. DongGuan es una ciudad dormitorio llena de contrastes con sucias fábricas a pocas manzanas de inmensos jardines pero, eso sí, ni una tienda de hardware. Este detalle dice mucho de qué tipo de “cultura del hardware” existe allí; se fabrica prácticamente de todo, pero no hay ni una sola tienda. Curioso.
La segunda impresión la tuve cuando llegamos a la fábrica. Hasta el momento las dependencias que conocía en este proceso de fabricación del hardware eran edificios ultra-modernos, rodeados de jardines que desprenden sensaciones que mucho tienen que ver con los altos presupuestos y la opulencia. “Silicon Valley”, vamos. Pero la última etapa de la vida del hardware es muy distinta. Cuando el taxi se detuvo frente a la empresa insistí varias veces al taxista para comprobar que no estábamos equivocados. El viaje se había alargado hacia las afueras de la ciudad, adentrándose en los clásicos suburbios chinos descendientes de los “hutongs”, donde la gente hace la vida en la calle. Al doblar una esquina, entre un vecino que arreglaba su ciclomotor en mitad de la carretera y una abuela que hacía la colada en un cubo se alzaba el edificio que buscaba. Un edificio realmente feo de dos alturas, de azulejo blanco necesitado de un lavado de cara y con las ventanas cegadas.
Yo me dirigía a una de las mayores plantas de ensamblaje de tarjetas gráficas del planeta y realmente estaba en ella. La Excelsior Electronics Limited produce más de 8 millones de tarjetas gráficas al año. De allí salen todas las tarjetas Sapphire y la mayoría del resto de ATi, pero también montan tarjetas de “PCB verde” de nVidia, hacen reproductores MP3, placas base, descodificadores de satélite… sencillamente aún me parece increíble tal producción en aquel sitio.
Una vez reunido con el señor Kan Leung, C.O. de la empresa, éste me llevó a conocerla, por lo que podemos seguir describiendo el proceso de fabricación de una tarjeta gráfica. A la fábrica llegan los microprocesadores, en este caso Radeon de ATi, por un lado, la memoria desde Corea del Sur, el resto de componentes electrónicos de Taiwán y la propia China y todo se va a montar sobre PCBs fabricados no muy lejos de la misma fábrica.
La producción de las tarjetas gráficas está automátizada prácticamente en su totalidad. Los PCBs vienen unidos de dos en dos y entran así en la primera máquina. Esta máquina se encarga de “clavar” literalmente chips sobre el PCB a una velocidad endiablada. Cada uno de estos pequeños chips y transistores llega “pegado” en cintas de papel… tiras de decenas de metros con un chip cada pocos centímetros. La máquina va tomando estos chips e incrustándolos en el PCB a toda velocidad. Sin duda el símil más apropiado es el de una ametralladora a pleno funcionamiento, en la que por un lado entra la canana con la bala (el chip), lo clava y por el otro lado sale la cinta vacía. Cada chip tiene su propia cinta y poner todos los chips que componen el PCS lleva 4 ó 5 segundos
Varias de estas máquinas montan sobre el PC toda la circuitería, así como la memoria y el procesador. Una vez que la tarjeta está completa, entra en un horno. Otro símil apropiado para esta situación es el horno de una pizzería.
Estas máquinas trabajan del mismo modo ya sea montando tarjetas de 30$ sobre un PCB de 6 capas que montando caras X1950 de 700$ sobre un PCB de 8. Simplemente se cambian los componentes con las que se cargan y se varía su perfil de comportamiento ajustándolo al nuevo PCB. Según los técnicos con los que allí hablé, sólo necesitan un puñado de minutos para dejar de montar un producto y pasar a hacer otro distinto. La producción se ajusta a la demanda y la disponibilidad de componentes y esta fábrica en concreto cuenta con 28 cadenas independientes trabajando, según me aseguró el director, en dos turnos de 8 horas.
Hasta el momento la intervención humana se limita a recargar las máquinas y a supervisar que no haya ningún problema. Una vez que las tarjetas salen del horno, sufren su primera revisión. Por fin vemos las primeras salas llenas de trabajadoras chinas correctamente uniformadas con su gorrito y sus chanclas. Cada empleado viste de un color determinado propio de su área de trabajo y algunos llevan brazaletes indicando su rango o su situación de prácticas. En la mayoría de las cadenas de montaje las trabajadoras tienen un cable alrededor de la muñeca conectado a su puesto de trabajo. Por supuesto es para descargar la corriente estática, pero la sensación era la de estar literalmente atadas al trabajo, como se puede ver en alguna foto. Por el momento, ni un solo hombre.
La primera comprobación es visual. Las trabajadoras cogen las tarjetas y las ponen bajo una plantilla de papel para comprobar que la máquina no ha dejado de poner ningún componente. Tras esta prueba, las tarjetas van pasando por distintos análisis. Son sometidas a Rayos X, comprobadas bajo el microscopio y mediante polímetros. En esta parte del proceso siempre se encuentran tarjetas defectuosas y son literalmente tiradas a un cubo de basura. Olvide preguntar si al menos iban a quitar el chip de ATi para reutilizarlo o si llegados a aquel punto el hardware era inaprovechable.
Una vez terminadas las primeras comprobaciones, la tarjeta pasa a otra cadena donde manualmente se hacen los últimos ajustes. Se les colocan a mano los disipadores, ventiladores y las conexiones DVi, dejando la tarjeta terminada.
Con el hardware operativo, otra cadena se encarga de comprobar su funcionamiento óptimo. Esto se hace mediante el 3DMark 2005. Me resultó muy curioso ver una hilera de 100 monitores reproduciendo distintos momentos de este Benchmark. Si la tarjeta funciona dentro de los parámetros exigidos, se le pone una última pegatina y llega a la última cadena.
En esta última estación antes de llegar a las tiendas se encuentran los contenedores llenos de cajas de cartón de distintos fabricantes, columnas de CDs de controladores, paquetes con cables S-Video y RCAs, transformadores DVI-VGA… Al modo de un coupier que baraja cartas, las últimas empleadas van metiendo uno de cada en cada caja, en un orden determinado que facilita a unas últimas Empleadas la comprobación de que todo está incluido y la caja puede ser cerrada definitivamente. Y así es… desde ahí pasa a una máquina que envuelve en plástico la caja y desde ahí al aeropuerto y al resto del mundo. El proceso ha terminado. De nuevo quedo asombrado al comprobar la productividad de aquellas mujeres que de aquel modo sacan entre 35.000 y 40.000 tarjetas al día…
Sin embargo en China se hacen más cosas. En un ala de la Excelsior Electronics sí trabajan hombres. Se trata de una zona destinada a la I+D de distintos componentes. Allí encontraremos ingenieros trabajando sobre el papel, haciendo variaciones sobre PCBs y, en definitiva, creando hardware. Por lo que nos dice el Sr. Leung, la I+D se dirige principalmente a crear hardware “secundario”, como pendrives, MP3, etc. Las tarjetas gráficas se fabrican siguiendo estrictamente la tarjeta de referencia probada por el fabricante del chip gráfico.
Sin embargo la fábrica cuenta con la posibilidad de modificar esas especificaciones. Allí mismo técnicos enfundados en los característicos “rabbit suits” trabajaban variando el hardware y sometiéndolo a pruebas. Para estas pruebas cuentan con una gran variedad de máquinas de testeo, como las que obligan al hardware a trabajar a temperaturas extremas que van entre los -20º y los 90º para las VGA, los -55º y los 125º para las placas base y los -40º y los 85º para la memoria USB.
Otra máquina muy curiosa consigue emular el desgaste que sufre el hardware durante su uso intensivo en 5 años. En una sola semana la temperatura y humedad varía rondando una media del 85% de humedad y 85º de temperatura. Si el hardware pasa todas estas pruebas el diseño se aprueba y puede pasar a la cadena de montaje.
Hablando con el director de la empresa no me dice para cuántos “fabricantes” monta tarjetas, pero si me habla de las prioridades y obligaciones respecto a ellas, así, preguntado sobre si sería posible acudir a su fábrica con un diseño y el suministro de los componentes necesarios para que ellos monten el producto final me responden que en la
teoría es posible, pero que en la realidad no, clásica respuesta china. Por nuestra experiencia sabemos que realmente es así y sabemos cómo acabó un intento parecido de un fabricante español hace unos años. Empresas de este tipo están obligadas a mantener un equilibrio que sólo deja de existir cuando el producto sale a la calle y pasa a haber competencia. Hasta entonces, las distintas marcas de hardware sólo compiten para obtener mejores rendimientos y nunca entre ellas.
Sin duda me hubiera gustado aprender más sobre esta parte del proceso de fabricación, pero el carácter chino unido su total desconocimiento del inglés salvo en contadísimas ocasiones, me dejaron con demasiadas dudas. No obstante, la experiencia sirve para dibujar muy acertadamente el panorama actual en cuanto a la fabricación de hardware.
Éste se divide en tres partes; primero el diseño de los procesadores, segundo, su fabricación en laboratorios de alta tecnología en los países más desarrollados y, por último, la producción masiva de los componentes que requieren menos especialización que se limita a países de los llamados “emergentes”.
El 90% del coste de un nuevo hardware se circunscribe a las dos primeras fases, mientras que sólo una pequeña parte corresponde a la fase que acabamos de describir; fabricación masiva de PCB, condensadores, conexiones y demás componentes fabricados en China y Malasia por trabajadores con sueldos exiguos y duras jornadas laborales.
Comprobamos cómo salvo el propio diseño del hardware, el resto de la fabricación corre a cargo de un puñado de empresas que no distinguen de marcas. En la misma empresa se fabrican procesadores de compañías rivales y hasta el final prácticamente es la misma trabajadora la pega la pegatina de una u otra marca en el disipador de una tarjeta que probablemente no sepa ni para qué sirve.
Esto nos lleva a un mercado plano, donde es indiferente qué marca elijamos y en el que las diferencias se limitan a cómo sea la caja y el manual y a si tienen soporte en nuestro idioma, así que dirigimos nuestra atención una vez más al precio, con lo que la tendencia que nos ha llevado a este tipo de mercado se mantiene. Será mejor o peor para el consumidor, pero lo que es indiscutible es que es bastante más aburrido...
¿El futuro? La globalización es imparable, para bien o para mal, así que este modelo de producción se mantendrá. Ahora sólo nos falta aprovechar ese mismo mercado global para atacar el que quizá en España sea el paso más descompensado. La distribución. Esperemos que poco a poco podamos comprar el hardware al mismo precio que, no ya los japoneses o los norteamericanos, sino como los alemanes o ingleses…
Un agradecimiento muy especial a Steve Choi, de Sapphire Hong Kong, sin cuya ayuda aún estaría discutiendo en chino con algún conductor…
WOW ESPERO LES PARESca interesante gracias!!!
fuente http://www.meristation.com/v3/des_a...=cw4597d2c8e359e&idj=&idp=&tipo=art&c=1&pos=0
