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ZOTACのグラフィックスカード工場見学記。その規模と統率,清潔さに圧倒されてきた
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印刷2016/11/05 00:00

ニュース

ZOTACのグラフィックスカード工場見学記。その規模と統率,清潔さに圧倒されてきた

GeForce GTX 10
 香港時間2016年10月25日,ZOTAC International(以下,ZOTAC)は,VR(Virtual Reality,仮想現実)ヘッドマウントディスプレイ対応PCをバックパックよろしく背負えるようにした製品「VR GO Backpack」など,同社10周年記念の製品を4つ発表したというのは,すでにお伝えしたとおりだ(関連記事1関連記事2)。

PC Partnerの東莞工場エントランス。ものすごく工場っぽい
GeForce GTX 10
 ただ実のところ,その話には続きがあり,ZOTACは,発表会へ参加したメディアを,中国・東莞(Dongguan,ドンガン)市にある製造工場,より正確を期すと,ZOTACの親会社であるPC Partnerの東莞工場へ招待したのである。
 要するに,「全世界から集まったメディアの面々と一緒に,筆者もお呼ばれしてきたので,その内容をお届けしてみよう」というのが,本稿の主旨となる。

今回はZOTACの用意したバスに揺られ,陸路でPC Partnerを目指した。香港から大きな橋を越えると,国境の街であり,経済特区でもある深圳(ShenZhen,シンセン)市に到着。そこで1時間弱かけて徒歩での出入境を行い,またバスに乗るといった流れだ。国境を越えると左側通行が右側通行に切り替わる
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 というわけで,何よりもまずは,本来なら取材が終わったというタイミングで頼み込み,「準備,撤収も含めて10分」という条件で撮影してきた,「ノーカット版,ZOTACグラフィックスカード製造ライン」を見てもらえればと思う。撮り直し一切不可だったこともあり,見苦しい部分もあると思うが,雰囲気は掴んでもらえるはずだ。



PC PartnerとZOTACの関係をおさらい


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 さて,冒頭でいきなりPC Partnerという名を持ちだしたが,PC Partnerは,1997年に香港で創業した,コンピュータ関連の製造メーカーだ。当初はマザーボードの請負製造を行っていたが,その後はグラフィックスカード,PC本体,フラッシュストレージなどの請負製造も行うようになった経緯がある。4Gamer読者であれば……というか,4Gamer読者でなくても絶対に聞いたことあるような超有名ハードウェアブランドを顧客として持つ,実績豊富な企業だ。

 本社は香港,研究開発拠点は深圳にあり,東莞市内の工場は,敷地面積8万m2以上という敷地面積を持つ。工場のすぐ近くには社員寮もあるという。
 プリント基板に電子部品をはんだ付けするSMT(Surface-Mount Technology,表面実装)ラインは長いものが4本,短いものが5本あるそうで,上で紹介したグラフィックスカード製造ラインは,長いものの1つである。
 グラフィックスカードは工場全体で月産最大60万枚が可能だそうだ。

PC Partnerの主要拠点。そのほか米国と欧州,韓国にサポートオフィスがある
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 さて,そんなPC Partnerが自社ブランドとしてのZOTACを立ち上げたのは,(創業10周年だから当たり前なのだが)2006年のこと。日本市場へやってきた当初は「正体不明の中国もしくは香港ブランド」的な扱いを受けていた記憶もあるが,その後ZOTACはPC Partnerのグラフィックスカードや小型PCなどのリテール(retail,小売り)担当子会社として再編され,今に至っている。


製造ラインを細かく見てみる


 というわけで,工場見学である。ここからは工程ごとに,写真メインで話を進めていこう。基本的には筆者の撮影した写真(※4Gamerウォーターマーク付き)を用いるが,さまざまな理由により,そうしたほうがいいと判断したところでは,ZOTAC公式カメラマンが別の機会に撮影した公式写真(※ウォーターマークなし)を用いるので,その点はあらかじめお断りしておきたい。


1.製造工程に入る前段階


 先ほどムービーで紹介したラインでは実際にZOTACの「GeForce GTX 1060」(以下,GTX 1060)カードを製造しているが,そのラインはPC Partner自社開発の「Just-in-time Production Management System」により管理しており,過去の実績値と照らし合わせながらラインを監視することで,何らかの問題が生じたときにもすぐ対処できるようにしているとのことだ。

こちらがJust-in-time Production Management Systemのモニター群。これを管理職レベルのスタッフが日々チェックし,改善策を出しているという。ちなみにモニタリングシステムはWindows XP+Internet Explorerという,いかにも「昔作ったものをメンテナンスしたり改善したりしながらずっと使っています」感溢れるものだった
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 また,FAI(First Article Inspections,先行品検査。納品されたタイミングだけではなく,製造工程へ入れる前段階でロットごとにサンプル検査を行うこと)の工程に専用の機械を導入し,人間の目による検査と併用することで,検査工程の短縮やエラー発生率の低減などを実現しているという。

FAI用の機械(上段および左下)。これにより基板(PCB,Printed Circuit Board)レベルのエラーチェックを短時間で済ませることができるようになり,いきおい,リードタイム(lead time,全工程の所要時間)短縮を実現できるようになったという。ただし,すべて機械でやっているわけではなく,人間の目によるチェックも併用し,信頼性の向上を図っているそうだ
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以上の工程を経て,SMT製造ラインへ入っていく。写真左のラインがビデオでお伝えしたGTX 1060カードの製造ラインだ。右はZOTACブランドの「GeForce GTX 1050 Ti」カード製造ラインだった。ちなみにこれらのラインは工場1階にあり,別途見学させてもらった2階ではすごく面白いものも製造していたのだが,PC Partnerの超偉い人に,目が笑ってない笑顔で「書いたらどうなるか分かってるよね?」と言われたので,墓場まで持っていくことになるだろう
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2.SMTラインのはじまり〜製造準備


 ここからが,先のビデオで映っているラインとなるが,最初は,SMTで実装する部品の準備工程である。
 後段においてSMTマシンが実装することになる部品は,リールに巻かれた状態でラインへ運ばれてくるわけだが,PC Partnerはここで運ばれてきたリール上のコンポーネントを事前にチェックし,必要な前処理を行うことで,「実際の製造ライン上でエラーが生じ,ひいては製造ラインが停止してしまう率や時間」の低減を図っている。同社がこのシステムに「synchronized preparation syststem」という呼び名を与え,「(製造ラインのはじまりは)ただやってくる部材を待つことではない」とまで言い切っているのはなかなか興味深い。

届いた部材リールは,複数のスタッフで検品してから,実際の製造ラインへ送ることになる
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 「届いた部材」の中にはもちろん基板もあるわけだが,PC Partnerは,製造効率を高めるため,複数の基板に対し,まとめて実装処理を行うようになっている。そのために用意しているのが「Carrier Module」で,製造工程の最初は「基板をCarrier Moduleに填める」というものになる。今回は「T」型モジュールを使っていたが,より短いカード長の基板なら,4枚まとめられる「I」型モジュールを使うこともあるそうだ。

T型とI型のCarrier ModuleをPC Partnerは用意している(左)。右はGTX 1060カードの基板をT型モジュールに填めているところだ(左)。T型というより「エ」型モジュールという気もするが
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3.部材の実装とはんだ付け


 Carrier Modulesでセットになった基板は,ベルトコンベアに乗って,まず背面側の実装工程へ移る。実装工程では,ソルダペースト(Solder Paste,クリームはんだ)を印刷してから,ボンドを塗布し,大がかりなSMT用機械で部品の実装を行って,「リフロー炉」と呼ばれる加熱機ではんだ付けするという,ある意味で定番の流れだ。1.で検品されていたリールをスタッフが実装機にットすると,あとは実装機が指定どおりに部品を基板上へ載せていくことになる。
 PC Partnerの工程だと,まず背面側の部材を実装,はんだ付けしてから,前面側に移るという流れになっていた。

ソルダペースト印刷機を覗き込んだところ(左)。灰色に見えるのがソルダペーストだ。右はソルダペースト印刷機から出てきたCarrier Moduleである
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巨大なSMTマシン(左)と,そこにセットされたリール(右)。SMTマシンは1台ではなく,背面用,前面用にそれぞれ複数台用意されていた。そのあたりはムービーを見てもらうと分かりやすい
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SMTマシンを覗き込んだところ(左)。ぱっと見,前段のマシンとの違いはあまり感じなかったので,こちらも表面実装用という理解でよさそうである(※外観はムービー参照)。右は実装工程を経て,背面側の部品が載った状態の基板セットだ
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表面実装段の次に控える大きな装置がリフロー炉だ。ここで背面のはんだ付けを行う
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はんだ付けが終わったら一度Carrier Moduleを崩し,カード前面側が表になるよう組み替える
カード前面側の実装工程がスタート(左)。ソルダペースト印刷(右),ボンド塗布といった具合に,背面側の処理と同じ処理を繰り返していくことになる
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SMTマシン群。ムービーの3分17秒くらいから見ると分かるように,GPUパッケージの実装は最後段となっていた。この後は再びリフロー炉へ
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はんだ付けの終わった状態で,Carrier Moduleごと,機械,そして目視による全数検査を行う
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4.「あえて」のコンデンサ・コイル・補助電源手動実装


 PC Partnerのグラフィックスカード製造工程で面白いのは,表面実装工程の次に,「手作業でのコンデンサおよびコイル,補助電源コネクタ実装工程」を組み込んであるところだ。

まさかの手作業実装。複数人の流れ作業で実装を行っていく
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 最近はASUSTeK Computerなどが「グラフィックスカード製造工程のフルオートメーション化」をアピールしていたりもするので(関連記事),PC Partnerの“セミオートマ”な製造ラインはある意味でとても新鮮なのだが,同社によると,コンデンサ(Capacitor)などの実装作業は,製品がターゲットとする市場レンジによって手順が大きく変わるため,ここは手作業にしたほうが全体の効率が高くなるとのことだった。

リード線の長さなどが揃えられた状態で2.のsynchronized preparation syststemから届いた部材を,スタッフはひとつかみして,1個ずつ取り付けていく。この工程は「手挿入」と言ったりもする
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フローはんだ機の中で流れ落ちているはんだ
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 手作業で取り付けた部材は,フローはんだ機(Wave Soldering Machine)へ送り,ここではんだ付けを行う。
 フローはんだ機の中では,下からはんだを吹き上げるようになっている。PC Partnerは詳細を語っていないが,一般には強い一次噴流が部材と基板をはんだ付けし,弱い二次噴流が基板とリード線の中にもはんだを行き渡らせて完成させる方式で,見る限り,PC Partnerが採用するフローはんだ機も,この仕様を採用しているという理解でいいようだ。

 ちなみにムービーの4分20秒過ぎで確認できる滝のような液体が,最終的に下から吹き上げられることになる,ムービーでは分からないが,溶けたはんだは機械の反対側から供給されているという理解でいいだろう。

はんだ付けが終わった状態の基板を空冷ファンで冷却
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Carrier Moduleから外し,目視検査を経て,必要な場合は追加の半田付けを行ったうえで,下段右左写真奥,ムービーだと4分52秒過ぎくらいに出てくる炉を通すと,実装工程は終了だ
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5.ブラケットやクーラーなどを取り付け


 基板への部品実装が終わったら,GPUクーラーやブラケットを取り付けることになる。ここはムービーで5分2秒くらいから先を見てもらったほうが早いと思うが,流れ作業でさくさくとクーラーなどを取り付けていくさまは,見ていて飽きない。

クーラーやブラケットなどの取り付け工程。最終段にある「回転台を使ったクーラー取り付けシステム」は,生まれて初めて見た
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ムービーを見てもらうと分かるが,非常にテンポのよい流れ作業になっている
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6.動作を全数検査


その規模はムービーを見てもらったほうが分かりやすいが,検査工程は製造ラインにおいてもかなりのスペースと人員を割いたものになっている
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 クーラーやブラケットが付いて,「グラフィックスカード製品」らしくなったカードは,続く工程で全数検査に入る。ビデオ信号を各出力端子から規定どおり出せるのか,というチェックに始まり,BIOS表示,Windowsデスクトップ表示,「Heaven Benchmark」実行までが1セットとなる。これをクリアしたものだけが続くパッケージング工程へ進むわけである。

まさかの全数,ベンチマークまで実行。当然,規定枚数のうち何枚かの抜き打ちテストだろうと思っていた筆者は,その規模にちょっと引くくらい驚いた
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7.パッケージング


 最後はパッケージングだが,ここも手作業だ。カードに製品管理シールを貼るスタッフや,製品ボックスをひたすら折るスタッフ,カードを防塵の袋に詰めて,冊子類と一緒に箱へ入れるスタッフ,ドライバCD-ROMを差し込むスタッフといった具合に,この工程でもPC Partnerは人海戦術を採っていた。

ザ・人海戦術というパッケージング工程。スタッフは持ち場で座って,黙々と自分の作業を進めていた。誰ですか,段ボールを見て“課税前”とか言ってるのは!
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1日中ゲームをプレイする仕事!? 検査工程もいろいろ見てきた


 以上がグラフィックスカードの製造ラインで,そこかしこにPC Partnerの思想が見え,個人的には大変面白かったのだが,同社の東莞工場にはそのほかにも,グラフィックスカードなどの品質向上を図るための検証設備がいろいろあった。なかでも注目は「実際にゲームをプレイして,挙動を確認する部門」だったが,以下,写真メインで紹介してみよう。

グラフィックスカードや小型PCなどの動作音を計測するための無響室(左)。訪れたときは小型PC「ZBOX」のテスト中,的な感じで機材が配置してあった。右はテスト中のイメージ
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温度をマイナス40℃からプラス90℃,湿度は10℃から90℃の範囲で任意に設定できる装置。温度や湿度に対する耐性をチェックできる
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デスクトップPCとして組み上げた「現実の環境」で温度耐性を検証する装置。ここでは一般的なベンチマークテストや負荷テストアプリケーションを使っている
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高温環境で擬似的に「5年使った状態」を作り上げ,耐久性を見る検査装置
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こちらは振動に対する耐性をチェックするための装置

装置コーナーは駆け足で紹介が進み,全部は説明してもらえなかったのだが,室内にはほかにもいくつか装置が並んでいた。右はそのリストと思しき掲示
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高温環境テスト中のデスクトップPC。おそらくカードの検証中なのだろう
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テスト中ではなかったので電源ユニットが置いてあっただけだが,埃(ほこり)の多い環境を作れる装置もあった

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こちらが「実際にゲームをプレイする」環境。完成したカードを抜き打ちテストにかける目的で,こちらで実際に数時間のゲームプレイを行って,挙動の問題などがないかどうかをチェックするという。テストに用いるゲームタイトルは,そのときどきでプレイヤー数の多いものを選んでいるとのことだ
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ゲームコーナー(?)には,新製品専用のテストゾーンも設けてあった。それにしても画面配置的に首が疲れそう
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GPUクーラーのストックヤード。全部ZOTACブランドのクーラーだった
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GPUクーラーの検証エリア。放射温度計を使って,カード全体へいかに熱が拡散しているかをチェックする
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カードは全体でなくピンポイントの熱もここで検証。また,小型PCの熱測定もこのエリアで行う
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小型PCであるZBOXを組み立てていたライン。ここはオール手作業だ
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ZBOX自体はベアボーンだが,組み立てラインではPCとして組み上げての動作検証も行っていた
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グラフィックスカード用のそれと似た検査ライン(左)と,出荷前の最終検査場(右)
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工場の外には「EMC LAB」という建物があった。EMC(ElectroMagnetic Compatibility,電磁両立性)とは,「当該電子機器に対する電気的ノイズに耐え,かつ,当該電子機器からの電気的ノイズが他の機器に影響を与えない」くらいの意味で,要はそれを検査できる施設である
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こちらがEMCのテストルーム。Logitech Gのそれほどでなかったものの,十分に大きく,また立派な設備だ。室内にはアンテナと,ぐるぐる回る机があり,機材を置いた状態で机を回しながら,角度による電磁波の影響や,無線LANの品質をチェックすることになる
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テストルームの隣に設けられた制御ルームにある測定機
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EMC LABには静電気テストルームもあった。右のように静電気発生装置をグラフィックスカードに近づけて,耐性を検証する
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規模と統率,清潔さが目を引いたPC Partner=ZOTACの製造ライン


香港から近くはない東莞。朝9:30に香港を出て,帰ってきたときにはとっぷりと日が暮れていた(写真はバスの中から撮ったもの)
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 以上,製造ライン以外は駆け足だったが,ZOTACの招待で訪れたPC Partner東莞工場見学記をお届けしてみた。香港と東莞の移動だけで往復7〜8時間かかってしまい,工場見学自体がかなりの駆け足で,いきおい,説明員の話もじっくり聞く機会はなく,全部終わってから記憶だけを頼りにいくつか確認がてら質問する,くらいしかできなかったのは残念だった。
 また,できることなら,ZOTACの製品作りにおける思想とか,そういう話も聞けるとよかったのだが,そういうこともなく,純粋な工場見学になってしまったのも惜しい。

PC Partner東莞工場より,今回見学した建屋。これだけではなく,隣の敷地にも工場は建っている
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 ただそれでも,製造ライン1つを縦にどーんと用意し,それを並べられる規模や,充実した各種検証&研究設備,世界各国の報道陣が代わる代わるやってきては撮影したり話をしたりという状況にもかかわらず統率がとれているスタッフ,そして工場全体の清潔さのインパクトは,十分に感じることができた。さすがは超大手ブランドなどの請負製造で実績豊富なPC Partnerの工場だなあと,しみじみした次第である。

 この工場が製造するものなら,品質面で不安はなさそうだと判断していいのではないかと書いて,本稿をまとめたいと思う。

ZOTAC公式Webサイト

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