Записываемые оптические носители, сначала CD, а теперь и DVD, практически с момента своего появления неизменно удерживают пальму первенства по цене хранения 1 Гбайт информации для конечных пользователей. Сейчас 1 Гбайт данных, записанных на DVD-R, обходится примерно в 20 центов, а на жестком диске — вдвое дороже. Это обусловлено простотой их изготовления, однако современная простота — лишь верхушка айсберга. Она стала возможной благодаря хорошо отлаженному производственному процессу. О технологиях, применяемых в оптических носителях, мы уже рассказали в прошлом номере (см. «Мир ПК», №11/04), теперь же опишем процесс изготовления.

В цистернах под крышей завода — жидкий поликарбонат

Сходства и различия. Мы побывали на фабрике европейской компании Sky Media, но принципиальных отличий от других заводов почти нет, так как технологический процесс везде практически одинаков. Если производители дисков и применяют фирменные технологии, то они касаются, как правило, материалов, собственных красителей (известный пример — AZO Metal у Verbatim), отражающего слоя (алюминий, серебро, золото и пр.), нового сырья для подложек (компания Sanyo обещает заменить пластмассу целлюлозой). Оборудование стоит довольно дорого, и производители заинтересованы в том, чтобы его не приходилось постоянно обновлять. А вот исследования в области химии оказываются очень эффективными для изготовителя, ведь аппарату все равно, раствор какого красителя лить на диски: цианина, оксонола или упомянутого AZO Metal. При этом экспериментаторы зажаты в строгие рамки: вещество должно поглощать определенные длины волн и пропускать заданную стандартами часть излучения, вписываться в температурные режимы.

Пресс для штамповки пластиковой подложки

Фабрику по производству записываемых оптических носителей действительно можно возвести в чистом поле, хотя, конечно, нужны энергия, вода и «чистое» помещение. В здании размещены емкости с жидким поликарбонатом, из которого отливают подложки для носителей, а также установлены автоматы, изготовляющие диски, раскрашивающие и упаковывающие их. Небольшое по площади, но огромное по значению место отводится цеху контроля.

Например, установка Fusion компании Unaxis, производящая CD- и DVD-диски, имеет габариты 73x41x19 м и массу 8 т. Она потребляет 44 кВт электроэнергии и 80 л воды, а также сжатый воздух и аргон, которые с помощью специальных машин можно получить в любом уголке земли.

Процесс изготовления. Жидкий поликарбонат из цистерны попадает в пресс-форму, где отливается верхняя часть диска. В форме сразу штампуется профиль дорожек; если изготовляется DVD-R — еще и выемки, по которым производится адресация на диске. (Естественно, если посмотреть на DVD-R сверху, то они выглядят «бугорками».) Для DVD и СD толщина пластикового защитного слоя составляет всего 0,6 мм, а для носителей BD-ROM и HD-DVD еще меньше — 0,1 мм. Поэтому оборудование должно не только точно сформировать профиль дорожек, но и бережно перенести диск на конвейер, чтобы не исказилась форма. Затем отштампованную заготовку подсушивают.

Со следующего этапа диск начинает свою головокружительную жизнь. На его поверхность из тонкого металлического крана наносится вещество в виде широкой спирали, а затем диск раскручивается, и органический краситель равномерно заполняет дорожки слоем толщиной всего 100 нм (или 0,0001 мм). Теперь фазовое состояние участков этого слоя будет определять, какая информация записана на диске. Чтобы не задерживать конвейер, на каждой линии обычно встроено шесть установок по нанесению красящего раствора.

Нанесение красителя — самый важный этап!

Процесс затвердевания тонкого диска из жидкого пластика — сущий пустяк по сравнению с высушиванием красящего слоя, который должен потерять влагу, но сохранить свой химический состав и равную толщину по всей длине дорожки на диске. Для этого диск обдувается воздухом с определенной влажностью и температурой до 110 oС. И все равно сушка длится гораздо дольше, чем штампуются очередные диски, и потому сушильная камера рассчитана на одновременное хранение до 400 дисков. (Образно говоря, пока идут в обработку предшествующие 399 дисков, успевает высохнуть 400-й.) Нанесение красящего вещества — одна из самых ответственных операций процесса изготовления оптических дисков, поэтому она контролируется оптическими сканерами.

Красящее вещество способно только пропускать или поглощать излучение лазера, а чтобы вернуть луч на приемную головку, нужен отражающий слой. Его наносят напылением. Диск с застывшим красителем поступает в металлизирующую установку, в которой с раскаленного катода срываются атомы металла, формирующего равномерный отражающий слой толщиной 100 нм. (Представляете себе катод из чистого серебра?!) Несмотря на небольшую толщину, он отражает почти 100% падающего на него излучения. Несколько миллиметров по краю диска очищаются от металла. В этой зоне чаще всего и появляются царапины, так что лучше потерять небольшую часть емкости, чем рисковать целостностью записанной информации.

Качество прежде всего!

Самое интересное позади, но поскольку тонкий отражающий слой очень легко повредить, на него и на вторую половинку, пластиковую подложку, наносятся капли клея. Эти половинки раскручиваются, и сцепляющий полимер равномерно распределяется по поверхности слоем толщиной 0,05 мм, склеивая их. Такой бутерброд помещается в вакуум, вытягивающий воздушные пузырьки из пространства между компонентами диска. (Вакуум, пожалуй, слишком громкое название, точнее сказать, камера с пониженным давлением — 1/10 от атмосферного). Кроме того, в условиях низкого давления половинки формируются в целый диск с большой точностью, практически не сдвигаясь относительно друг друга: разница в глубине дорожки по всей ее длине не превышает 2 мкм. Теперь носитель приобрел привычную для нас толщину в 1,2 мм. Диск направляется в ультрафиолетовую камеру, где излучение отверждает клей — обе его половинки намертво скрепляются.

Достижения и перспективы. Техпроцесс постоянно модернизируется, чтобы повысить объем производства и процент годных носителей. Так, первые диски DVD выходили с конвейера через каждые 8,5 с, а сейчас — менее чем через 4 с. Значит, снизилась себестоимость их изготовления.

В последнее время основные усовершенствования касались стадий сушки. Свежеотштампованные болванки теперь располагаются вертикально, благодаря чему лучше обдуваются горячим воздухом, а склеивание половинок заметно ускорилось за счет применения ультрафиолета и скрепляющего полимера, чувствительного к этому излучению.

Диск готов, но остались две самые «доходные» стадии. На него наносится рисунок, который и даст имя. С одного конвейера могут сойти носители разных производителей: ОЕМ-поставки записываемых оптических носителей сейчас составляют весомую часть в оборотах всех компаний этого рынка. Последняя стадия — упаковка. Соревноваться с китайцами в продаже так называемых bulk-упаковок очень трудно (пожалуй, только наш Mirex на это способен), поэтому европейские производители предпочитают расфасовывать по 10, 25 и 50 штук. Также популярны продажи в розничные сети с их собственными торговыми марками. Последние две стадии производства требуют на порядок больше сотрудников, чем конвейер, обслуживаемый одним-двумя операторами.

Конечно, не обойтись без контроля качества, обеспечиваемого автоматическими датчиками, установленными на линии. Кроме того, через каждые 2 ч с линии берутся по два диска и проверяются на специальном оборудовании, например выпущенном компанией Quantized Systems. При этом тестировании дисков снимается 21 параметр (!). Кстати, упомянутые устройства относительно дешевы — «всего» 30 тыс. долл. При запуске новой серии или смене партии проводится более точный контроль на специализированных устройствах компаний Datarius или CATS, ст?оящих уже около 70 тыс. долл. Постоянно проверяется правильность спектра исходного красителя и готовых дисков. Так, общая стоимость оборудования на относительно небольшой фабрике Sky Media составляет 1 млн. евро. И при всех затратах на техпроцесс основная статья расходов в Европе — зарплата рабочих! В России оплата труда, конечно, ниже, но на нее в компании Mirex приходится около 20% себестоимости дисков. Кстати, российское предприятие считает главным преимуществом своих изделий перед продукцией китайских заводов именно более высокое качество.

Упаковка поможет выделиться среди массы конкурирующей продукции

Так или иначе бизнес по производству записываемых накопителей приносит невысокую чистую прибыль, поэтому новые технологии внедряются очень осторожно. Так, компания Sky Media только к концу 2004 г. собирается наладить выпуск двухслойных дисков, а 16-скоростных в октябре даже и в планах не было. На вопрос о носителях для накопителей с голубыми лазерами был получен однозначный ответ: загадывать еще рано, когда они выйдут на массовый рынок, тогда и рассмотрим этот вопрос. Компания Mirex и вовсе предпочитает получать DVD-диски по ОЕМ-контрактам, а на своих мощностях производить записываемые CD.

Так что завод по производству записываемых оптических носителей в чистом поле построить легко, заставить же его приносить прибыль — задача потруднее.

Семь раз отмерь — один нарежь

Известие компании Mirex подтвердило тезис, высказанный в конце статьи, о консервативности производителей и их осторожном подходе к долгосрочным планам выпуска. Российский производитель записываемых оптических носителей объявил о выпуске дисков... CD-RW. Предусмотрен выпуск 700-Мбайт носителей двух типов: поддерживающих скорость 1х—4х и 4х—12х, оба в слим-упаковке.

Так что пока мы знакомим читателей с технологиями Blu-Ray и HD-DVD, компания Mirex решила, что в данный момент выгодно расширить ассортимент продукции за счет CD-RW. Теперь в него входят записываемые и перезаписываемые CD, а также DVD+R, DVD-R и DVD+RW.