Han kvalitetssikrer skjermkortene til Nvidia

Rapport fra innsiden: Nvidias laboratorium

(Bilde: Jørgen Elton Nilsen, Hardware.no)

Han kvalitetssikrer skjermkortene til Nvidia

Og maskinen bak han koster fem millioner kroner og veier to tonn!

Annonsør­innhold
Les hele saken »

Hardware.no/Santa Clara: Det å lage et skjermkort til spillerne eller den nyeste prosessoren til mobiler og nettbrett, er på ingen måte barnemat. Dette er noen av de mest avanserte produktene i verden, og utviklingen av et helt nytt produkt starter gjerne fire til fem år før det finner veien til butikken.

Underveis går produktet, som for eksempel nylanserte GeForce GTX 680 eller mobilprosessoren Tegra 3, gjennom et lass med utviklingsfaser. Alt fra avgjørelser som bestemmer hvor ytelsen skal ligge fire år frem i tid, til hvilken farge klistremerket på det ferdig produktet skal ha.

Grafikkprosessorer er små saker. Kjernen til GeForce GTX 480 til venstre, Tegra 3 i to varianter til høyre.
Grafikkprosessorer er små saker. Kjernen til GeForce GTX 480 til venstre, Tegra 3 i to varianter til høyre.

Ett av de viktigste punktene er å kontrollere selve brikkekjernen, og sørge for at den ikke inneholder noen former for fysiske feil. Når skjermkortet eller mobilprosessoren først settes i masseproduksjon er det gjerne for sent å gjøre endringer her. Hver eneste en av de gjerne ti milliarder elektriske koblingene i brikken må fungere plettfritt.

Om det så skulle oppstå feil etter produksjonen blir også dette undersøkt, slik at man vet å unngå dem i fremtiden.

Mannen som har ansvaret for å luke vekk slike feil fra Nvidia sine produkter heter Howard Marks, direktøren for silicon technology failure analysis. Vi besøkte han og tok en kikk på alt utstyret som brukes på Nvidias hovedkontor i Silicon Valley.

Se mini-innslaget der han selv forteller om labben og én av de mange maskinene:


Et imponerende laboratorium

En enorm tank med flytende nitrogen må til
En enorm tank med flytende nitrogen må til

Laget hans tar altså en kikk på hver eneste en av de langt over tre milliarder transistorene i en brikke – fikser en feil – ser om det fungerer – og starter prosessen på nytt hvis noe er galt.

Han fremstår nesten som «Q» i James Bond-eventyrene. En koselig og morsom professor i Nvidias kjeller med et gigantisk utstyrsbudsjett og en enorm entusiasme for det han driver med.

Få andre har vel egenhendig kjøpt lasere som veier flere hundre kilogram til titalls millioner kroner, for å pelle på en brikke på noen få gram – rett etter at den er kokt i syre?

Det er noe av hverdagen til gutta som jobber i dette laboratoriet. Vi kunne dessverre ikke ta oversiktsbilder av det hele. Da vi var på besøk i januar var en viss fare for at biter av GeForce GTX 680, som på det tidspunktet var topphemmelig, lå og slang rundt.

Lasere til så mangt

Men mye kult utstyr, det fikk vi ta bilder av. Dette er kanskje en av de maskinene som imponerte oss mest. Det er et fokusert ione-strålings system (FIB) fra FEI. Beistet tar fire måneder å bygge og det finnes kun 12 av dem i hele verden. Én av dem står hos Nvidia, og Marks fikk den til kompispris for bare 20 millioner kroner.

Det er ikke mangel på lasere her i gården.
Det er ikke mangel på lasere her i gården.

Når de har funnet den ene elektriske banen i en brikke som ikke fungerer, kommer denne FIB'en inn i bildet. Det er flere milliarder slike baner inni en prosessor, men med heftige lasere kan maskinen kutte over og dermed bryte kretsen, eller sveise nye baner sammen, uten at den kompliserte brikken må åpnes.

Her jobber man på atom-nivå ved skyte ionestråler mot objektet, som danner et magnetfelt som i sin tur presser vekk atomene.

Noen ganger må man imidlertid åpne opp brikkene. Like ved finner vi en maskin som heter JSM-6700F fra Jeol. Dette er i prinsippet et utrolig avansert mikroskop, som brukes for å ta en kikk på innsiden av grafikkprosessorene.

– For å frigjøre selve kjernen fra kretskortet før vi legger den i mikroskopet, bruker vi kokende syre og andre stoffer for å vaske den ren, sier Marks.

– Vi bruker sandpapir som er finere enn glass til å slipe ned prosessorene lag for lag, til vi avdekker kobberbanene. Når vi har kommet ned til disse er de så tynne at normal luft vil etse de bort på få dager, forteller han.

Med kobberbanene åpne brukes maskinen til å ta bilder av kretsene ved hjelp av katodestråler, vakuum og heftige bildeteknologier.

Bli med over til neste side for å se resten av labben »

Hjernen til Playstation 3

Prosessoren som sitter i en Playstation 3

Nvidia lager ikke bare skjermkort og mobilprosessorer som selges under eget merkenavn. De står også bak blant annet prosessoren i Sonys Playstation 3, som er avbildet over.

Maskinen som tester Playstation 3-brikkene
Maskinen som tester Playstation 3-brikkene

Når denne ble utviklet ble maskinen over kjøpt inn i samarbeid med Sony. Det er enkelt og greit en maskin som sender strøm igjennom brikken på mange forskjellige måter, for å kontrollere alt alle baner og kretser har den koblingen og funksjonen de skal ha.

Maskinen kan teste fire prosessorer om gangen på denne platen. Kjøleløsningen kommer fra egne enheter som kobles til på toppen.

– Vi ble så fornøyd med hvor godt denne maskinen fungerte, at vi kjøpte tre til. Disse bruker vi nå også til våre egne produkter. Det finnes ikke mange av dem i verden, og de fleste står enten her eller hos AMD, forteller Marks.

Et saftig temperaturkamera
Et saftig temperaturkamera

Nøyaktig temperaturmåling

Store deler av laboratoriet består av kraftige maskiner som står på gulvet. Men rundt omkring på de mange, veldig rotete, pultene står det også mindre utstyr. Blant annet det infrarøde kameraet på bildet over.

Den måler den infrarøde strålingen til grafikkbrikkene via et sensorhode som er kjølt ned med flytende nitrogen. Presisjonen er utrolig god, og man kan se hvilken av de gjerne tre milliarder transistorene som er varmere enn de burde være. På den måten kan enkeltkomponenter som ikke fungerer optimalt lukes ut, noe som videre bidrar til at det totale effektforbruket til brikken senkes.

En av de mange maskinene rundt om i labben. Legg merke til kabinettdøren som er slengt på plass for å beskytte lasere.
En av de mange maskinene rundt om i labben. Legg merke til kabinettdøren som er slengt på plass for å beskytte laserne.

Heftig 3D-røntgen

I et hjørne står trolig en av de heftigste maskinene: En massiv røntgenmaskin som veier flere tonn. Den var faktisk så tung at laboratoriet måtte flyttes ned fra andre etasje til grunnivå når den ble kjøpt inn, fordi bygningen ikke var sterk nok til å bære den.

Den er kledd i bly på alle kanter og har en massiv granittstein på innsiden for å holde den stabil. I løpet av en arbeidsdag tar den avanserte bilder av brikkene. Prosessoren plasseres i maskinen, som selv roterer den i alle mulige vinkler.

Mange tusen bilder blir tatt, som i sin tur sys sammen til en detaljert 3D-modell. Med den kan forskerne studere hver eneste bit på innsiden ned til et mikroskopisk nivå. De kan da finne hvor feilen ligger, og rette problemet deretter.

Kaos er det ultimate system

Som man kan skimte på bildene er det ikke direkte ryddig rundt om i denne labben. På de mange bordene rundt om kring flyter det av alt mulig fra datakomponenter og måleutstyr til kaffekopper.

– Vi kjøper heller nye pulter enn å rydde utstyret inn i skap. Da er det lett tilgjengelig om vi trenger det på nytt, om det så er en uke eller ett år til neste gang vi trenger det, sier Marks smilende.

Norges beste mobilabonnement

April 2019

Kåret av Tek-redaksjonen

Jeg bruker lite data:

Youteam 1 GB


Jeg bruker middels mye data:

GE Mobil Leve 6 GB


Jeg bruker mye data:

Chili 25 GB


Jeg er superbruker:

Chili Fri Data


Finn billigste abonnement i vår mobilkalkulator

Forsiden akkurat nå

Til toppen