Радуга крупным планом

Записываемые DVD-диски становятся массовым носителем данных. Узнав больше о том, как они создаются, мы сможем лучше понять, чем отличаются диски разных производителей

Михаил Михайлик, mikhailik@chip.ua

Содержание статьи

С чего начинается DVD
Покраска на лету
Перешел на новые болванки? Обнови прошивку!
Щепотка серебра
Штамповка без остановки
Зоркий контроль
Форматы DVD: плюс минусу рознь
Что будет завтра

На первый взгляд, ничего сложного в изготовлении DVD-дисков нет — ведь они не слишком отличаются от привычных нам CD-дисков, особенно штампованные DVD-ROM. Однако с записываемыми дисками DVD-R и +R все иначе — сложная структура слоев и поверхности требует намного больших усилий. Шутка ли — уместить на носителе размером с компактдиск в семь раз больше данных и обеспечить их надежное хранение в течение как минимум нескольких лет! Нам удалось заглянуть за кулисы создания современных оптических носителей на примере швейцарского завода компании Sky Media Manufacturing SA. Как оказалось, под сенью Альп поточные линии выпускают не только знаменитые часы и шоколад, но и чрезвычайно сложную высокотехнологичную продукцию.
наверх

С чего начинается DVD

Все диски DVD, в том числе записываемые, состоят из трех основных частей: прозрачной основы, несущего информацию слоя (специальный краситель) и отражающего слоя — все точно так же, как в CD (см. ЧИП 2/2002, с. 24). Создание каждой из этих частей и их совмещение требуют высочайшей точности. Температура, влажность и другие нормы производства отслеживаются при этом намного жестче, нежели при изготовлении известных своей точностью швейцарских часов.
Основа диска изготавливается из оптического поликарбоната — полимера, изначально имеющего вид прозрачных гранул размером с горошину. Гранулы поликарбоната просушиваются для удаления лишней влаги и разогреваются до температуры плавления. Расплавленная масса подается в линию производства дисков, которая герметически защищена от внешней температуры, влаги и пыли.
Из подготовленного поликарбоната в пресс-формах отливаются две части диска — несущая информацию половинка и «болванка», защищающая ее от повреждений. На несущей половинке специальной матрицей выдавливаются дорожки и — в случае с DVD-R — еще и дополнительные углубления (питы) для адресации.

Рис. 1. Расплавленный поликарбонат приобретает форму диска (слева), на нем штампуются дорожки, затем его охлаждают (вверху)

Свежевыплавленные половинки затем подаются на охлаждающий конвейер. Эти два этапа — едва ли не самые важные в создании DVD-носителей. Малейшее нарушение температурного графика при охлаждении или неоднородность поликарбоната — и диск уходит в брак. На первых же секундах жизни заготовки проходят сканирование — выявляются отклонения по толщине, прозрачности или искривления поверхностей. Кто не прошел контроль — идет на переплавку. Зачем терять недешевый поликарбонат?
По завершении этого этапа пути половинки диска расходятся до завершающей стадии. Информационная часть с дорожками следует на «покраску», а болванка по конвейеру подается к сборочному станку, о котором речь пойдет чуть позже.
наверх

Покраска на лету

Возможность записи информации на DVD обеспечивает красящий слой, изменяющим свою прозрачность под воздействием лазерного луча при прожиге диска. Наносится эта субстанция на носитель очень просто — она наливается на вращающийся диск и за счет центробежной силы размазывается по всей поверхности. Попутно позволяет сбросить с диска излишки красителя.
Красящий раствор готовят из мелкодисперсного порошка. Когда он готов, его подают к «столу» в резервуарах, очень похожих на полированные до зеркального блеска чайники. Аналогии с чаепитием тут не заканчиваются, само нанесение слоя на диски происходит в небольших емкостях, которые инженеры называют «чашами».

Рис.2. В этих «чайниках» подают красящий слой к производственным линиям. Сами диски красят в специальных «чашках»

Покрашенные диски проходят очередное сканирование — необходимо убедиться в равномерном нанесении раствора на поверхность. Затем каждый носитель получает уникальный идентификационный номер, отпечатанный на внутреннем кольце диска. По таким номерам производитель может с высочайшей точностью отслеживать происхождение и дату рождения диска, выявлять и устранять огрехи производства.

Рис.3. Информационный слой «наливается» на диск и равномерно распределяется по нему центробежной силой

Перешел на новые болванки? Обнови прошивку!

Схема работы лазера при записи данных определяется тем, какая матрица использовалась при производстве диска. Зачастую носители демонстрируют невысокие показатели качества записи только потому, что в прошивке оптического привода отсутствует информация об оптимальной схеме записи для конкретного носителя. Если вы планируете писать данные на диски, с которыми еще не имели дела, настоятельно рекомендуем вам обновить прошивку пишущего привода, скачав ее с сайта производителя.
наверх

Щепотка серебра

Все знают, что оптический диск не будет работать без отражающего слоя. Наносят его сразу после нанесения красителя — эта операция называется металлизацией. Сейчас в DVD-дисках для этих целей чаще всего используется серебро, в отличие от алюминия в более дешевых CD-дисках. Металлизация заготовки происходит в герметичной камере, где на нее с помощью так называемого эффекта электроосмоса наносится слой серебра толщиной чуть больше одной десятой микрометра. Весь этот процесс на современных линиях занимает не более трех секунд.
После металлизации с краев диска снимается лишнее серебро. Затем, пройдя стадию охлаждения, уже способный отражать свет, диск наконец-то встречается со своей основой-болванкой. Чтобы стать одним целым, две части диска попросту... склеиваются. Между двумя частями наносится клеящий раствор, и они раскручиваются до скорости, при которой излишки клея выбрасываются за борт, а становящийся более тонким за счет этого слой клея спрессовывает половинки диска.
Неравномерное нанесение клеящего раствора или попадание воздуха между половинками может кардинально изменить оптические характеристики носителя, так что прочитать/записать информацию на него не сможет ни один привод. К счастью, такие «пузыри» зачастую видны и невооруженным глазом. Даже если некачественный диск каким-то чудом избежал отбраковки при производстве, его можно распознать, просто внимательно осмотрев поверхность, особенно в области центрального отверстия.
наверх

Штамповка без остановки

Чтобы заполнять полки магазинов большим количеством качественных дисков, производственные линии должны работать на высокой скорости без каких-либо нарушений температуры, влажности и т. д. При правильном обслуживании эти конвейеры способны работать сутками без остановки, выдавая готовый диск каждые 4-5 секунд.
Беспрерывная подача поликарбоната и красящего раствора в идеале обеспечивают беспрерывную работу линии, за исключением остановок для замены износившейся пресс-формы. В целом, одна линия габаритами всего в пару небольших жилых комнат выдает до 20 тысяч дисков в сутки.
наверх

Зоркий контроль

Непрерывное производство требует постоянного наблюдения за качеством. Сканеров, встроенных в саму линию, недостаточно для полного контроля диска, и потому задействуются дополнительные средства. Например, на фабрике Sky Media каждые 15 минут с каждой линии снимается по несколько дисков, которые проходят базовую проверку физических характеристик и показателей записи/чтения на установках Quantized (это компания, которая поставляет оборудование для контроля оптических носителей по всему миру). Кроме того, раз в час проводится полный контроль всех характеристик дисков с каждой линии на более специализированном оборудовании CATS.

Рис.4. Контроль качества перезаписываемых DVD-дисков производится на специализированном оборудовании. А резиновой грушей (на мониторе) оператор сдувает с диска пыль.

Форматы DVD: плюс минусу рознь

Отсутствие согласия среди производителей при разработке форматов записываемых DVD-дисков привело к созданию двух лагерей: DVD+R/RW и DVD-R/RW. При нынешнем распространении мультиформатных приводов вопрос совместимости разных дисков, казалось бы, не столь актуален. Однако DVD-видео, записанное на «минусовый» диск, имеет больше шансов быть распознанным обычным бытовым видеоплейером. Все дело в том, что формат DVD-R был разработан значительно раньше «плюсов», и его поддержка подкреплена временем.
Различия между DVD-R и +R начинаются еще при производстве. На поверхности «минусовых» носителей по дорожкам выштамповываются дополнительные углубления, которые служат для адресации данных на диске. Кроме того, сойдя с линии DVD-R еще не готовы к употреблению — они должны пройти стадию предварительной записи. На этом этапе на диск наносится информация о производителе и создается область для хранения данных, использующихся в лицензионной защите содержимого. Эти дополнительные ухищрения увеличивают стоимость производства «минусовых» дисков: в рознице они стоят примерно на треть дороже «плюсов» — приемлемая плата за совместимость с бытовыми плейерами, выпущенными в предыдущие годы.

Рис.5. Выступы на штампе для дисков DVD-R (слева) создают на дорожках дополнительные питы для адресации (справа).

Что будет завтра

Жесткая конкуренция на рынке записываемых CD-дисков привела к тому, что их стоимость давно упала до нескольких центов; выпуск этих носителей практически не приносит прибыли. Цены на записываемые DVD-диски также стремительно снижаются, и производители тщательно взвешивают все «за» и «против» при наращивании и совершенствовании производства.
Так, фактически под вопросом оказалось будущее записываемых двухслойных DVD-дисков. Приводы для ПК и цифровые видеорекордеры, поддерживающие этот формат, продаются уже достаточно давно, а вот носители емкостью 9 ГБ редки и дороги. Объясняется это просто: для выпуска нового привода достаточно сменить прошивку и включить в сборку несколько новых деталей, в то время как для создания двухслойных дисков необходимо устанавливать совершенно новую технологическую линию. Похоже, что следующим шагом станут диски намного большей емкости — Blu-ray. Они позволяют записывать на односторонний однослойный диск почти 30 ГБ.
Проблема лишь в том, что здесь возможна война форматов, с технологической точки зрения намного более серьезная, нежели противоборство между DVD-R и +R. В области сверхъемких оптических носителей помимо Blu-ray вот-вот появятся приводы и носители HD-DVD, создатели которых обещают большую совместимость с текущим поколением оптических дисков. Но вне зависимости от того, какая технология одержит верх, процесс производства новых дисков будет столь же — или еще более — высокотехнологичен, что и для дисков DVD-R и +R.
наверх

Информация из журнала Chip Украина