Бытует мнение, что в России не умеют делать ничего, кроме военной техники и спиртных напитков. На самом деле умеют, в том числе микроэлектронику. Мы побывали на одном из самых крутых заводов по выпуску плат и высокотехнологичных устройств в нашей стране, который только что прошёл модернизацию. Смотрите, какой хайтек есть буквально в 350 км от Москвы!
Заводу «Аквариус» в Шуе почти 30 лет. Только в 2022 году это предприятие выпустило миллион готовых плат. В основном продукция представлена серверным и телекоммуникационным оборудованием, но есть и другие устройства — планшеты на базе AOSP и те самые защищённые смартфоны на «Авроре».
Сегодня у «Аквариус» первая (и пока единственная в стране) полностью автоматизированная линия производства печатных плат: на входе текстолит, на выходе — готовое упакованное изделие. Но сказать, что всё проходит без участия человека, было бы лукавством. Сотрудники по-прежнему контролируют производственные процессы и проверяют продукцию между различными технологическими операциями. Причём ради автоматизации компания никого не увольняла: люди, которые раньше выполняли монотонный ручной труд по расстановке компонентов плат по местам, прошли повышение квалификации и переведены на другие процессы, требующие большей интеллектуальной вовлечённости.
Сквозной контроль — ключ к производству без проблем
Производство такого типа невозможно представить без системы менеджмента качества. На каждом этапе есть входящий и выходящий контроль: сперва плата отсматривается для проверки качества выполнения предыдущего этапа, затем, если все параметры в рамках дозволенного, производится новая операция с её последующей проверкой.
Начинается производство с нанесения маркировки. У всех материнских плат, компонентов планшета или смартфона есть свой ID в системе — перед каждой операцией маркировка сканируется, а параметры выполнения этой операции привязываются к конкретному устройству. Так что всегда можно отследить, как и при каких условиях выполнялись технологические операции с каждым экземпляром готовой продукции. Система знает буквально всё, от температуры припоя при пайке и толщины слоя паяльной пасты, нанесённой через специальные трафареты, до номера партии и конкретной бобины, с которой взяли комплектующие.
ИИ на службе контроля качества
Не обошлось и без применения вездесущих нейросетей, ведь между некоторыми этапами производится визуальный контроль устройств. Автоматика проверяет правильность размещения элементов на плате, качество их посадки и всё в таком роде. Раньше этим занимались люди, и если проверка 10-20 плат не составляет особого труда, то представьте, как устают глаза, когда смотришь на идентичные микросхемы каждый день. И внимание притупляется, и невольно возникает мысль пойти в дворники — всяко веселее, чем разглядывать в лупу микроскопические резисторы по 8 часов в сутки.
Сегодня этой работой занимается специальная фотосистема: у неё есть снятая на всех этапах производства и прошедшая испытания эталонная плата, которую проверили несколько специалистов. С ней и сравнивают едущую по конвейеру продукцию. В случае, когда система выявляет какие-то несоответствия, начинаются дополнительные проверки. Если ИИ знает, как справляться с такими проблемами, он отдаёт команды на предыдущее устройство и решает вопросы сам, записывая всё в логи. Если нет — ждёт оператора, который проверит всё вручную и научит систему правильно реагировать на подобные отклонения.
В результате получается что-то вроде саморегулирующейся системы под надзором высококвалифицированных кадров: каждое устройство промаркировано, отслеживается в системе, а все технологические процессы имеют обратную связь. Если следующему этапу что-либо не понравилось в работе предыдущего, вся система корректирует своё поведение так, чтобы не допускать брака и работать в эффективном темпе.
Полный цикл производства
Ни один завод по выпуску микроэлектроники не способен обеспечить себя сам, ведь это требует огромных инвестиций и имеет смысл, если вы единственный поставщик на половину мира. Все остальные пользуются классической схемой: базовые компоненты закупаются, крупные — производятся. Для контроля складских остатков применяется автоматизированный рентгеновский счётчик, умеющий пересчитывать компоненты прямо в упаковке. Все данные попадают в систему онлайн-учёта и привязаны к остальным процессам на производстве — система управления в курсе темпов выпуска готовой продукции по текущим заказам, знает, каков расход комплектующих и следит за тем, чтобы производство не встало из-за нехватки какой-нибудь копеечной мелочёвки.
Путешествие платы по конвейеру начинается, как мы уже говорили, с маркировки. Лазерный гравер наносит QR и обычные одномерные штрих-коды на микросхему для дальнейшего учёта в системе. Далее наносится паяльная паста: через специальный трафарет робот продавливает и размазывает специальный монтажный клей, который позволит установленным на плату компонентам доехать до этапа пайки и не сползти со своих мест при транспортировке. Трёхмерный сканер проверяет качество покрытия и сообщает, в каком месте система недодавила, а где нанесла слишком тонкий слой. Ненормативные изделия удаляются с конвейера и отправляются на смывку, чтобы потом повторно нанести слой паяльной пасты.
Далее специальный робот устанавливает компоненты на плату. Всякая мелочь (автоматика умеет размещать резисторы с размерами до 0,02 мм) устанавливается первой, а крупные штуки вроде портов ввода-вывода и разъёмов PCI-Express — на отдельном этапе выводного монтажа, чтобы не мешать визуальному контролю более тонких компонентов. Причём мелкие элементы загружаются в специальных катушках, а крупные засыпаются в бункер прямо из мешка, после чего вибростенд сортирует и правильно ориентирует комплектующие в барабаны, выдающие компоненты роботу.
В результате всех мер по управлению качеством финальный контроль перед пайкой не проходит только 0,1% устройств — 1 из 1000! И это с учётом того, что производственную линию полного цикла запустили совсем недавно, и она ещё не до конца обучена самостоятельно решать весь спектр проблем.
Пайка производится в полностью автоматическом режиме: платы попадают в камеру с инертной атмосферой (азот, очищенный до 99,99%). На изделие распыляется флюс, разрушающий оксиды и загрязнения, а затем плата проходит под углом над «водопадом» из расплавленного припоя, который «притягивается» к металлизации платы и образует прочное соединение. Сразу после пайки — двойной контроль качества: система проверяет галтель (конус из припоя, получающийся под действием поверхностного натяжения жидкого металла), составляя температурную карту припоя, а также механическое качество соединения. Вслед за этим контролирует сопротивление между различными точками на плате. Это позволяет убедиться, что все элементы соединены с основой как надо.
Именно здесь пригодились государственные деньги: ФРП, проанализировав заявку компании «Аквариус» и убедившись, что у завода уже есть работающая производственная линия, выделил деньги на строительство второй такой же. Так пропускная способность завода удвоилась. Теперь заказы можно отгружать быстрее, закладывать больше времени на нештатные ситуации или выполнять параллельно разные заказы, не загружая отдельную конфигурацию на всю производственную линию каждый раз, как требуется сменить выпускаемый продукт.
Импортозамещение и самообслуживание
Бытует мнение, что выпускать такие платы может любой, у кого есть деньги: пошёл к китайцам, купил станков и роботов, собрал по инструкции — и готово. Но заставить каждый станок не то что работать в производственной цепочке, а просто выполнять какие-то операции — большой труд. Необходим долгий процесс по наладке всех параметров, написанию программы и многократной проверке нештатных ситуаций. А здесь целая производственная линия, где один автомат выполняет проверку, монтаж, контроль своей работы и передаёт плату другому по воздуху, буквально открывая и закрывая полуметровый проход между станками специальной аппарелью.
Для многих станков написан свой софт. Система управления качеством и контроля за производственными процессами на заводе собственной разработки. Конечную сборку устройств (от планшетов до серверов формата 4U) спроектировали, собрали и запрограммировали сами. Причём она уникальная: продукция едет по конвейеру на специальных электрифицированных паллетах, и в процессе сборки сразу осуществляется заливка софта, проверка готового устройства и самодиагностика. Часть роботов импортная, часть создана самостоятельно.
Отдельная гордость — уникальный автомат, занимающийся финальной сборкой сервера в корпус, упаковкой готового продукта в коробку и полиэтилен, нанесением маркировки и фомированием партии на складе. Раньше этим изнуряющим трудом занимались люди.
Современная методика оценки импортозамещения, изобретённая государственными органами и Минпромторгом, подразумевает балльную оценку производства в зависимости от ряда факторов. Чем больше отечественных технологий и комплектующих, тем выше финальный счёт. Президент корпорации «Аквариус» рассказал, что целевых показателей компания достигает, опережая положенные нормативными актами сроки на год: в 2022-м году был выполнен норматив по импортозамещению для 2023-го, в 23-м — для 24-го.
Готовые устройства
Компания производит не только серверы и их комплектующие. Последняя перепись населения в РФ производилась на планшетах Aquarius, которые недавно обновились и серийно производятся на площадке в Шуе. Разумеется, процессоры и экраны поставляются из юго-восточной Азии, но разработка устройства, от дизайна до платы, изготовление микросхем и сборка осуществляются на российском предприятии. Планшет уникален тем, что имеет две стандартизированные колодки с контактами для подключения внешних устройств — вроде портативных сканеров, отладочных интерфейсов и маркировщиков. Это гаджет для крупных корпораций и госорганов, которым важны предсказуемость внутреннего устройства, отсутствие инженерных закладок и повышенная безопасность.
К этому же сегменту относятся и показанный на заводе фирменный ноутбук, и пара смартфонов, работающих под управлением ОС «Аврора», созданной специально для обеспечения информационной безопасности. С 2025 года государство вводит жёсткие требования по инфобезу для критической инфраструктуры — и «Аквариус» готовится к этому времени полностью соответствовать растущим аппетитам рынка.
Что в итоге?
Производственная площадка в Шуе — высокотехнологичное производство, у которого нет аналогов в РФ. Его можно сравнивать с азиатскими гигантами индустрии, такими как ASUS, MSI или Acer. У них тоже есть свой инжиниринг, свои линии сборки и контроля качества, полный цикл производства и испытания от голого текстолита до конечного устройства. Различия лишь в масштабе, рынках сбыта и количестве накопленного опыта.
Что до масштабов, то их «Аквариус» только наращивает. Компания уже строит новый завод в Тверской области, используя наработки первой фабрики для проектирования производственных линий на второй. Сегодня в Твери производится порядка 200 тысяч микросхем в год, а к концу модернизации будет до 1,5 млн устройств в год. Этот проект тоже получил государственные деньги и софинансирован всё тем же Фондом развития промышленности.
В начале нулевых компания занималась контрактной сборкой серверного оборудования для Dell, HP, Fujitsu-Siemens и Cisco. Ради этого пришлось перестраивать бизнес-модели, проходить жёсткий аудит и решать горы проблем для обеспечения высочайшего качества, которого требовали западные и восточные заказчики. Сегодня накопленный опыт находит применение в производстве собственных устройств. А серверное железо Dell и HP теперь обслуживается в сервисах «Аквариус» — контракты на поддержку корпоративных клиентов компании по старой памяти передали своим российским партнёрам перед уходом с рынка. Сегодня завод проектирует устройства сам для себя и расширяет свои возможности, опираясь не только на поставку готовых решений из-за рубежа, но и создавая необходимую технику с нуля самостоятельно.
Так увидим ли мы отечественный аналог Xiaomi? Когда в России появится компания, которая спроектирует смартфон для массового потребителя и решит его выпускать на отечественных мощностях, тогда и увидим. А пока «Аквариус» продолжит развивать сборочные линии, практикуясь на B2B-решениях и улучшая показатели автоматизации труда на заводе, чтобы сделать выгодным производство не только серверов, промышленных и защищённых образцов электроники, но и массовых продуктов.
