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「Palit」のグラフィックカードはこうして作られる Palit 30周年記念 工場見学レポート

「Palit」のグラフィックカードはこうして作られる Palit 30周年記念 工場見学レポート

「Palit」のグラフィックカードは
こうして作られる

Palit 30周年記念
工場見学レポート

「Palit」はドスパラが直販しているグラフィックカード製品を開発しているメーカーです。ドスパラは2007年からPalitと代理店契約を結んで以来、日本で唯一Palit製品を販売する窓口となっています。

Palit製品の魅力とは?

Palit製品は一般向けのリーズナブルな製品からゲーミングシーンに特化したハイエンドモデル「GameRock」シリーズまで幅広いラインナップを揃えています。これらの製品はPalit独自の技術で設計され、常に最新の技術を導入し続けている工場で製造しています。

Palit製品の強みを抜粋すると下記の通りです。

・特許取得済みの独自冷却技術「TurboJET4」
・手軽にオーバークロックができるソフトウェア「Thunder Master」
・オーバークロックに失敗しても安心な「デュアルBIOS」
・サーバーマシンなどにも採用されている省電力技術「DrMOS」

具体的にそれぞれの内容を見ていきましょう。

現代のグラフィックカードを支える技術として冷却性能技術は欠かせません。いかに製品を効率よく冷却し、かつ静粛性を確保するかが優れた製品を開発する鍵となっています。

Palit製品もこの点、抜かりはありません。たとえばPalit製品のフラグシップモデルに採用されている独自冷却技術「TurboJET4」はその技術の粋を集めた冷却機構で特許も取得しています。

グラフィックカードは冷却性能が高ければ高いほど優れたパフォーマンスを発揮します。これはグラフィックカードのコアとなる「GPU」(Graphics Processing Unit)が自身の発熱量に応じて動作クロックを調整しているからです。つまり冷えれば冷えるほどGPUは高いクロック数で動作し、パフォーマンスも高くなります。

「TurboJET4」の特徴はなんと言ってもアンチボルテックス効果を導入したデュアルダブルファンです。TurboJET4を搭載したグラフィックカードは外見上2つのファンを搭載しているように見えますが、実はそれぞれのファンは2重になっており合計4つのファンを搭載しています。

さらに、二つに重なったファンはそれぞれ逆方向に回転します。実はファンの形状も外側と内側で異なっており、これによって空気の流れを集中して冷却効果を高めつつ、風切りノイズを打ち消しあって静音性も確保するという画期的な仕組みになっています。Palitではこの効果を「アンチボルテックス」と呼んでいます。

TurboJET4の仕組み
TurboJET4の仕組み

オーバークロックも安全に試せる

高い冷却効果を得られるなら、オーバークロックも試したくなるものですが、Palit製品には手軽にオーバークロック設定を楽しめるソフトウェア「Thunder Master」も付属します。

「Thunder Master」では簡単な操作でGPUやメモリの動作クロック、動作電圧を調整できるほか、あらかじめ「OCモード」「ゲーミングモード」「サイレントモード」という3種類の動作モードも備えており、用途に合わせてワンクリックでモードを切り替えることもできます。

しかし、オーバークロックにはリスクもつきものです。オーバークロック設定に失敗してグラフィックカードが起動しなくなる、という可能性もゼロではありません。

そんな場合に備えてPalit製品の多くには「デュアルBIOS」機能も搭載しています。この機能を搭載するモデルはあらかじめ二つのBIOSを持っていて、通常は片方のみを使って動作しています。

そのため、設定に失敗してグラフィックカードが起動しなかった場合にも、本体裏にあるスイッチを切り替えることで通常のBIOS設定に戻すことができ、その状態で起動すれば設定に失敗した側のBIOS設定を修正して通常通り使用できるようになります。「デュアルBIOS」は万が一に備えるための保険になる機能です。

このほか、サーバーシステムなどにも使用される省電力機能「DrMOS」に対応したチップを搭載するなど電源周りの設計もこだわり、安定した動作を実現しています。

これら以外にもさまざまな技術が使われていますが、こうした技術の積み重ねにより、Palitのグラフィックスカードは常に最高の性能を引き出せるように設計されているのです。

Palitのグラフィックカードを支えるさまざまな技術
Palitのグラフィックカードを支えるさまざまな技術

高いコストパフォーマンスの秘密

Palit製品の魅力はハードウェアの性能だけではありません。その高いコストパフォーマンスにも魅力があります。

グラフィックカードは海外から輸入されることが多く、一般的には輸入代理店が間に入ることで日本全国に流通します。そのため販売価格には輸入代理店の中間マージンが入るため割高にならざるをえません。

Palit製品は輸入代理店を経由せずドスパラが直販しているため、中間マージンがありません。そのため他社と同等の価格の製品でもより高性能なものを提供できることが特徴です。

極端に安価な製品は、安いパーツを使うなど必ずどこかでコストダウンをするものですが、Palitの製品は製品自体のコストを下げることなく高品質の製品を販売できる、ということになります。

「Palit」は今年で30周年

実はPalitの歴史は意外と古く、1988年に台湾で設立されました。今年でちょうど30周年を迎えます。古くからグラフィックカードを中心とした製品を製造していますが、その名前があまり知られてこなかったのはOEMメーカーとして世界の有名PCメーカーに製品を供給していたためです。

Palitは契約上、取引のあったPCメーカーを明らかにしない事が多いですが、多くのPCメーカーやサプライヤーに製品を供給していました。

そのため、「実はPalit製のパーツが組み込まれていたパソコンを使っていた」という人は少なくないかもしれません。

今回はPalit創立30周年記念ということでPalit製品を生産する工場を見学する機会が得られました。Palitの工場が外部に公開されるのは創業以来初めてのことです。Palit製品がどんな工程を経て作られているのかを見ていきましょう。

1990年にPalitが生産した「OAK 067_ISA」。昔なつかしいOak TechnologyのISAバス製品でPalitが製造した製品としては2つめにあたるそうです。当時Palitを知らなくてもOak Technologyをご存じの方はいらっしゃたかもしれません
1990年にPalitが生産した「OAK 067_ISA」。昔なつかしいOak TechnologyのISAバス製品でPalitが製造した製品としては2つめにあたるそうです。当時Palitを知らなくてもOak Technologyをご存じの方はいらっしゃたかもしれません
2002年頃までの製品群の一部。当時を知る人なら見覚えのある物も多いのではないでしょうか。あれもこれも実はPalit製だったのです
2002年頃までの製品群の一部。当時を知る人なら見覚えのある物も多いのではないでしょうか。あれもこれも実はPalit製だったのです

最新の生産設備を備えたグラフィックカード工場

Palitの本社は台湾にありますが、工場は「中国のシリコンバレー」とも呼ばれる中国の「深圳(シンセン)市」にあります。「Pilot Electronics」と「Tai-Hui Electronics」の2つがそれで、いずれもシンセンの中心街から高速道路で40分ほど北上したところにあります。Palitはこのほかにも複数の外部委託業者と契約をしていますが主力となるのはこの2つの工場です。

Pilot ElectronicsはグラフィックカードのみでなくOEM向けのマザーボードやスマートフォン向け製品の製造なども行っている工場です。グラフィックカードは年間100万枚、マザーボードは年間400万枚の生産力を持ちます。

Pilot Electronicsの外観
Pilot Electronicsの外観
Pilot Electronicsの生産ライン
Pilot Electronicsの生産ライン

一方のTai-Hui Electronicsはグラフィックカードを主力とする工場で年間300万枚の生産数を誇ります。今回主に見学したのはこちらの工場です。

Tai-Hui Electronicsのロビー。これまでPalitが生産してきた製品が大量に展示されていました
Tai-Hui Electronicsのロビー。これまでPalitが生産してきた製品が大量に展示されていました

製品製造の要となる「SMDライン」

グラフィックカードの製造工程で最も重要なのが「SMD」の工程です。

SMDとはSurface Mount Device(表面実装部品)の略で、基板に穴を開けることなく基板表面に電子部品を実装する「表面実装技術」で使われる部品のことです。

この技術ができる前は基板に部品を取り付けるためには、基板に穴を開けて部品から生えているピンを差し込み、ハンダ付けをしていました。

しかし、穴を空けるとそのぶん基板の強度が弱くなってしまいます。また、部品自体も大きく一定の間隔を開けて部品を実装する必要があるため、部品の実装密度には限界がありました。

表面実装技術では基板に穴を空けることなく直接基板上に部品を取り付けられるので、より多くの部品を高密度に実装することが可能になりました。現在ではグラフィックカードに限らず高密度に部品を実装する必要がある最新のデジタル機器では一般的な手法です。

Tai-Hui ElectronicsのSMDライン
Tai-Hui ElectronicsのSMDライン

一般的なSMDラインは主にはんだ印刷機、部品実装機、リフロー炉という3つの機械で構成されています。PalitのSMDラインでは、印刷機および実装機にパナソニックの表面実装機「NPM-D3」を使って部品を自動的に実装しています。

NPM-D3は2018年に導入されたばかりの機材で、Palitでは常に最新の機材を使用して製品の製造を行っているそうです。

SMDライン工程ではまず基板上の部品実装箇所に「クリームはんだ」が印刷されるところから始まります。この工程はまさに「紙にインクを印刷する」工程に似ていて、インクの代わりにクリームはんだを印刷(塗布)するイメージです。非常に小さな部品にも対応するため微細な技術できめ細かくクリームはんだが塗布されていきます。

次に印刷された「クリームはんだ」の上に部品を配置していきます。SMD工程で扱う部品は非常に小さいためテープ状に並べて取り付け、それをリールに巻き取った状態のものを使います。表面実装機はテープに取り付けられた部品をノズルで吸い上げて基板に載せる、という作業を自動的に行います。

表面実装機には2種類あり、GPUやメモリなどの大型部品を実装するものと、それ以外の小型の部品を実装するものがあります。大型部品を取り付ける実装機は毎分600個、小型部品を取り付ける実装機は毎分1400個もの部品を実装する能力があります。

ちなみに、はんだの印刷工程で使われる「クリームはんだ」は、はんだとフラックス(ヤニ)を混ぜたもので柔らかく、粘着性があるため、その上に部品をのせると一時的に部品がクリームはんだ上にくっつきます。クリームはんだは加熱すると熱によってフラックスが気化し、溶けたはんだのみが残るため、そまま冷えればはんだが固体化するので、部品を基板に固定できる、という仕組みです。

はんだ印刷機「GKG G9」
はんだ印刷機「GKG G9」
パナソニックの表面実装機「NPM-D3」。2018年に導入された最新機器です
パナソニックの表面実装機「NPM-D3」。2018年に導入された最新機器です
部品実装用のリール。基板に表面実装される部品はこのリールに巻かれた形で組み込まれ、自動的に基板上に取り付けられます
部品実装用のリール。基板に表面実装される部品はこのリールに巻かれた形で組み込まれ、自動的に基板上に取り付けられます

基板に印刷されたクリームはんだを熱で融解して固定させるための機材が「リフロー炉」です。リフロー炉の機能は簡単に言うとオーブンのようなものですが、不用意に加熱しすぎると基板や部品を傷めてしまします。そのため加熱する材質に合わせて細やかな温度管理が可能になっているのが特徴です。

リフロー工程が終わると「AOI」と呼ばれる機械の出番となります。AOIは「Automated Optical Inspection(自動光学検査装置)」の略でCCDカメラなどを使った画像認識によって自動的に部品の実装ミスを検出できる機械です。非常に精密な誤差まで検出できるため人間の目では検査しきれない細かいズレも見逃しません。これにより製品の歩留まりを改善しています。

リフロー炉「KTR-1200-D-N」
リフロー炉「KTR-1200-D-N」

DIP工程と冷却ファンなどの取り付け

精密部品の取り付けが終わると、次は「DIP工程」へと進みます。

DIP工程ではSMD工程で実装をする必要がない部品の取り付け作業を行っています。DIPとはDual in-line Packageの略で、四角い半導体部品の両サイドから多数のピンが生えている部品を指す用語です。

DIPで実装する部品は比較的大きめの部品が多く、人間が手作業で基板の穴に部品を差し込んでいきます。その後「ウェーブソルダリングマシン」によって自動的に半田付けされていきます。ウェーブソルダリングマシンは基板の裏側に飛び出した部品のピンに極小のノズルを使って半田付けを行う機械です。

手作業で部品を取り付ける様子
手作業で部品を取り付ける様子
部品が取り付けられた基板はウェーブソルダリングマシンによって自動的に半田付けがされ、次の工程に送られます
部品が取り付けられた基板はウェーブソルダリングマシンによって自動的に半田付けがされ、次の工程に送られます

DIP工程が終わると冷却ファンやブラケットなどを熟練工が手作業で丁寧に取り付けて行き、いよいよグラフィックカードが完成します。しかし、ここで終わりではありません。

手作業によって冷却ファンなどがネジ止めされていきます
手作業によって冷却ファンなどがネジ止めされていきます
部品が全て取り付けられたものは人間の目によって不備がないかチェックされます
部品が全て取り付けられたものは人間の目によって不備がないかチェックされます

確実な動作検証と過酷なテスト

グラフィックカードが完成するとすぐに検査工程が待っています。全ての出荷製品に対して「3DMark」など、お馴染みのベンチマークソフトを使った動作確認や出力ポートの動作検証を行います。

組み立て作業が終わると実際にパソコンにセットして正常に動作するかどうかを検査します
組み立て作業が終わると実際にパソコンにセットして正常に動作するかどうかを検査します
赤いシャツを着ている作業員は完成品の最終的なクオリティチェックを担当しています
赤いシャツを着ている作業員は完成品の最終的なクオリティチェックを担当しています

通常環境での動作に問題が無いことを確認すると、次に過酷な環境下での動作を確認するため「バーニングテスト」が行われます。

バーニングテストは新製品の場合は発売後3~4ヶ月間は全ての出荷製品をテストし、その後は抜き打ちでのテストが実施されます。

テストは室温45度Cを維持する恒温槽内に製品を搭載したパソコンを設置して行います。テスト中は3DMarkを動作させ、最大4時間の負荷テストを行うことで想定内の負荷であれば製品が問題なく動作することを確認します。

テストに使われる恒温槽。常に一定の温度・湿度に保つ環境を維持しています
テストに使われる恒温槽。常に一定の温度・湿度に保つ環境を維持しています
負荷テスト中の製品
負荷テスト中の製品

こうしてテストを通過した製品は最後にパッケージングの工程に流れ、人の手によって丁寧に包装されて出荷されて行きます。

パッケージングの様子。当日はバルク品のパッケージングを行っていたため梱包材は最小限のものが使われていました
パッケージングの様子。当日はバルク品のパッケージングを行っていたため梱包材は最小限のものが使われていました
発送用のダンボールに製品を梱包しているところです。天井には監視カメラが設置され作業の様子を記録しています
発送用のダンボールに製品を梱包しているところです。天井には監視カメラが設置され作業の様子を記録しています

相反する要素を追求して良い製品を

以上がPalit製グラフィックカードができるまでの流れです。Palitのグラフィックカードは最新技術を使った設備と機械による自動化と、人間による入念なチェックをクリアした上で出荷されていることがわかると思います。

工場見学を終え、Palitにあらためて同社製品のこだわりについて聞いてみました。Palitでは「グラフィックカードは『より速く』『より冷却性に優れ』『より静かに』をコンセプトに製品開発をしている」といいます。

しかしこれらはそれぞれ相反する要素でもあります。より速くだけを追求すればGPUの発熱は増大し強力な冷却性能が必要で騒音はうるさくなります。冷却性だけを追求するなら性能を低く抑えて発熱を低くすれば実現できます。しかしこれでは意味がありません。

こうした「相反する要素」を独自の冷却機構やオーバークロック技術を組み合わせ、限界まで詰めていきながら消費者が手頃な価格で購入できる製品を開発することがPalitの使命であると考えているそうです。

ドスパラが日本でPalit製品の直販を初めてから11年が立ちました。ドスパラはこれからもPalitのパートナーとして高性能な製品をより安価に提供していきます。

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