造U盘就是主控+几颗闪存?我们动手做了个

无论是对于上班族还是学生党来说,U盘可以算是最常用的数码产品了。而对于U盘或者固态硬盘这样的数码产品,其实制作起来门槛是比较低的。只要购买好相应的材料,即使在家中也可以制作。

闪存和主控

对于U盘或者是固态硬盘这类存储设备来说,主控芯片和闪存(flash memory)是两大主要部件。我们可以把整个存储设备看做一个仓库。闪存就是这间仓库的库房,而主控芯片就是库房的管理员。主控芯片管理着数据的进出,数据存储在闪存中。

闪存芯片的主要品牌有:三星、铠侠(原“东芝存储器”)、西部数据(收购了闪迪)、SK海力士、美光、英特尔。值得说明的是,有些所谓的闪存厂商,其实只是负责闪存的封装工作。他们会从像东芝这样的闪存厂商购买制作好的晶圆,拿回来之后自己封装并打上自己的logo(商标)出售。

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目前市面比较常见的存储颗粒可以分成以下几种:3D XPoint、SLC、MLC、TLC和QLC。其中3D XPoint比较特殊,目前市面上能见到的3D XPoint的产品也就只有英特尔的傲腾系列。

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而对于SLC、MLC、TLC和QLC,它们的区别就比较简单了。

SLC:每个存储单元(Cell)可以存储1bit(0或1)信息。

MLC:每个存储单元(Cell)可以存储2bit信息。

TLC: 每个存储单元(Cell)可以存储3bit信息。

QLC: 每个存储单元(Cell)可以存储4bit信息。

也就是说从SLC到QLC,存储容量不断增长,成本也在降低。但从一定程度上牺牲了性能和寿命。

如果SLC要与QLC同台竞技,结果可能是这样的:

SLC:我性能比你强。

QLC:我比你便宜。

SLC:我寿命比你高。

QLC:我比你便宜。

所以对于性能和寿命的损失,看在钱包的面子上,不说可以接受,起码可以忍受。一些消费级QLC甚至可以提供5年质保,至少对于消费级市场来说,这个寿命是够用的。

从客观上说,TLC和QLC的推出让更多的消费者买的起固态硬盘了,对于厂商来说,他们可以扩大闪存颗粒的产能,这样闪存颗粒的成本也会降低。卖得多,成本还能降低,这就意味着能赚更多的钱。

而对于主控来说,可以简单分为两类:闪存厂自己用的和大家公用的。

市面上像固态硬盘和U盘这类存储设备成本的大头在闪存上,而不是在主控芯片上。这也就造成了闪存大厂往往也是U盘大厂或者固态硬盘大厂,毕竟用自己的制造闪存再加工成固态硬盘能挣更多钱。基于这种情况,闪存大厂往往也会顺便自研一些主控芯片,这样除了多挣钱以外还可以提高存储产品的性能,并且添加一些自己需求的功能(例如安全和加密方面)。

另一类就是公用的主控芯片,比如像银灿、慧荣、群联这样的厂商。他们会把主控芯片卖给任何有需要的存储设备厂商,之后这些存储设备厂商将买来的主控芯片和闪存组装为固态硬盘或U盘再进行出售。

那么既然闪存大家都可以采购、公用的主控芯片大家也可以采购,那么最后做出来的固态硬盘产品是不是有可能撞衫(规格完全一样)呢?

其实是有的,之前就有数码爱好者遇到过,购买了两个不同品牌的固态硬盘,发现主控芯片型号和闪存颗粒型号都完全一样的情况。

在介绍完这些基础知识后,接下来咱们聊聊具体该怎么样做一个U盘。

第一步*选择适当的闪存和主控

单纯就制作U盘来说,选好闪存和主控就算是成功一半了。不是所有主控芯片和闪存都互相兼容。所以如果你是准备从手机或固态硬盘上拆下来闪存制作U盘,那你就需要根据拆下来的闪存型号选择主控。

如果你是准备购买闪存和主控的话,建议选择相对大众一些的主控和闪存,这样后期遇到问题一般都可以在相关论坛上查找到对应的解决方案。

第二步*绘制PCB并制造主控板

喜欢折腾的小伙伴可以进行这个步骤,但对于不喜欢折腾的小伙伴可以通过购买主控板的方式跳过此步骤。

首先你需要通过论坛等渠道获得所选主控板的电路图,随后你可以根据电路图在Altium designer等EDA软件上设计并绘制PCB版图。

之后你可以将版图文件交给PCB制造商进行打样(小批量制作)。以G2版型为例,一个U盘的PCB尺寸大概为1.4cm*3.3cm。

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以现在嘉立创的报价为例,这样的PCB版打样(只生产5块)价格为0元。更改阻焊颜色(PCB版颜色)也是不加收费用的。

如果有特别喜欢折腾的小伙伴,这种规格的PCB板其实也是可以勉强在家制作的。将PCB版图1:1打印出来之后,转印到覆铜板上,然后经过腐蚀等工序制作。

第三步*植锡或去掉焊锡

当大家上述步骤后或者直接购买了主控板与闪存颗粒,可以根据情况进行植锡或者去掉焊锡的操作。

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植锡是指PCB或主控板的焊盘上原先没有焊锡,我们为了之后的吹焊操作更加方便,预先弄上一层焊锡的操作。

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具体植锡的操作方法为:用对应型号的钢网对齐闪存的焊盘并压紧,涂抹锡膏或者使用对应尺寸的锡球,擦除多余的锡膏后用热风枪吹至熔化即可。

如果我们购买的主控板和闪存上都已经植过锡了,那么这种情况一般建议去掉一面的焊锡。如果两边都有植好的锡球,这样之后吹焊时芯片位置容易移动造成焊接失败。

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去掉焊锡的具体操作为:在已有的焊锡上涂抹助焊剂,用刀头电烙铁拖一遍,即可去除。

对于从手机或固态硬盘上拆下来的闪存,如果闪存上面有残余的焊锡也可通过这样的操作先去掉焊锡再植锡。

第四步*吹焊

如果你购买的主控板和闪存刚好只有一边植有焊锡(主控板焊盘上或闪存颗粒上有焊锡),那么你可以直接进行吹焊操作。

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吹焊操作的流程为:涂抹助焊剂后,按照预定的方向(具体参考主控说明)将闪存放置于主控板的焊盘上方,并与之对齐。之后使用热风枪进行吹焊,风量大概3-4。如果主控板或闪存上使用的焊锡为有铅焊锡(熔点较低),则可以尝试在300度左右吹焊。如果主控板或闪存上使用的焊锡为无铅焊锡(熔点较高),则可以尝试在350度-400度之间进行吹焊,具体温度可以根据实际观察焊锡熔化的情况调整。

第五步*开卡

如果只是将主控板和闪存焊接在一起,这样是不能直接使用的,需要先进行开卡(有些称为量产)操作,将相应的信息写入到主控芯片中进行初始化。

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简单来说用配套的软件就可以了,本次制作U盘使用的主控是银灿IS903,因此使用了银灿的量产工具进行开卡。在正式开卡前建议先进行一次“强力擦除”操作,这样可以避免一些之后发生的错误。

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在开卡之后装上外壳,U盘就可以正常使用了。

原文链接:Techweb
责任编辑:万南

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