Записки ремонтника: флешки в разрезе

⇡#Проще некуда

Все чаще приносят сгоревшие флешки, порой с проплавленным корпусом. Ремонтировать их, как правило, бессмысленно, дешевле новую купить. Но данные снимаются без проблем.

В чем же причина частых поломок? Если кратко — в конкуренции. Рынок давит на производителей: «Давайте больше, быстрее и дешевле». Многократный обвал цен (двухгигабайтная флешка сейчас стоит менее $10, а несколько лет назад продавалась за $100) вынуждает даже солидные компании экономить каждый цент. Прежде всего упрощают схемотехнику — выкидывают фильтры, предохранители, а то, без чего не обойтись (в первую очередь, стабилизатор напряжения) стараются максимально интегрировать.

Современная флешка крупным планом. Контроллер и кварц — единственные активные детали на плате, не считая чипа памяти (припаян с другой стороны). Флешки SanDisk довольно сложны для снятия данных, поскольку эта компания сама производит и контроллеры, и чипы памяти, все — нестандартной архитектуры

На плате остается одна микросхема контроллера, в которой сведены силовые и сигнальные цепи. Защиты от помех и бросков напряжения там практически нет, любой всплеск или разряд статики губит контроллер. Хуже того, он может перегреться и выйти из строя просто при длительной активной работе — о грамотном теплоотводе заботятся далеко не все производители. Свою долю вины несут и некачественные блоки питания компьютеров с их нестабильностью и пульсациями в линии 5 В.

Все это стоит учитывать при эксплуатации флешек. Я, например, предпочитаю модели старого выпуска с прочным корпусом, дискретной схемотехникой и полноценной защитой. Пусть они несколько громоздки, а емкость мала по нынешним меркам (2-4 Гбайт), но надежность — куда выше.

Герои давно минувших дней — флешки 2005-2006 годов. Обратите внимание на размер корпуса и число деталей на плате. У флешек в правом верхнем углу плата — двухэтажная

И еще карты памяти устаревших форматов. Microdrive — полноценный жесткий диск в габаритах карты CF, лет восемь назад иметь такой было довольно круто

⇡#Открытые контакты третьего рода

Пользователи, особенно женская их часть, любят «изящные штучки», поэтому на рынке появилась масса флешек с открытым разъемом USB. Они действительно более тонкие за счет отказа от металлического бандажа, однако пластиковый «язычок» с четырьмя контактными пластинами подвержен множеству опасностей. Его можно сломать при неаккуратном подключении к порту, поцарапать либо испачкать при транспортировке, но главная угроза — это статический заряд на теле человека.

Статику сложно контролировать, она легко накапливается и достигает опасного уровня. Особенно это актуально зимой с ее сухим воздухом и шерстяной одеждой. Стоит наэлектризованному хозяину случайно прикоснуться к контактам — и флешка тут же отправляется к праотцам. Особенно пагубно пытаться протирать их «от грязи».

Статики боятся и карты памяти с открытыми контактами (а это самые ходовые форматы — все разновидности SD и MS). Их всегда надо держать в защитном пластиковом футляре или на худой конец в антистатическом пакетике и брать в руки только при установке в слот кард-ридера или портативного устройства. Разумеется, касаться контактов нельзя ни под каким видом. Протирать их, если уж это необходимо, надо тонкой ватной палочкой и строго по одному.

Неисправные и разукомплектованные флешки. Это лишь малая доля моей заначки. Сейчас смысла оживлять такое уже нет — после снятия данных носитель отправляется в последний путь: в ведро

Я вообще советую пореже переставлять карты, а для копирования данных подключать к ПК сам гаджет (камеру, плеер, навигатор и т.п.) в режиме внешнего накопителя. Тем самым не только снимается угроза статики, но и предотвращается износ контактов. Ведь «золотое» покрытие там крайне тонкое и быстро истирается при перестановках. Экономные китайцы довели его толщину до 0,5 мкм, что на порядок меньше советского стандарта.

⇡#Тормоза на марше

Пользователи жалуются, что флешки емкостью 8 Гбайт и выше работают заметно медленнее, чем старые 2-4 гигабайтные, особенно при записи. Это вполне объяснимо — конкуренция мешает! Все «большие» флешки нынче делаются на чипах памяти класса MLC. Вариант на быстрых и надежных SLC вышел бы втрое дороже и вдвое крупнее по размеру. Такие конструкции будут неконкурентоспособными, почему и отсутствуют на рынке.

Чипы MLC дешевы, имеют большую единичную емкость (в 2011 году она дошла до 32 Гбайт на кристалл) и высокую скорость чтения. Их ахиллесова пята – запись: скорость падает в разы, а на мелких файлах — на порядки, до 100 Кбайт/с. Сохранить, например, типичный программистский проект терпения не хватит. Выход в предварительном архивировании — запись одного большого файла займёткуда меньше времени.

Замечу, что современные архиваторы, такие как RAR, имеют функцию парольной защиты, а также возможность восстановления архива, прочитанного с ошибками (за счет регулируемой избыточности). Это весьма полезно для флеш-накопителей, которые нередко теряются и могут попасть в чужие руки либо после длительного использования начинают сбоить.

Рынок четко показывает, что массовому потребителю низкая цена и компактность важнее скорости и надежности. Вот производители и идут у него на поводу. SLC-модели еще выпускаются, хоть и в незначительном количестве, но их не завозят: торговцы боятся «зависания» дорогого товара. Если рядом на прилавке лежат две флешки одинаковой емкости по цене 700 и 2 200 р., понятно, что выберет покупатель. А знатоков, понимающих разницу, — единицы, на них торговлю не сделаешь.

⇡#Ключи без права передачи

USB-ключи защиты от Aladdin Co. и других фирм сейчас применяются очень широко, достаточно назвать программу «1C:Бухгалтерия». Увы, механически эти изделия довольно непрочны — только за последнее время пришлось чинить три экземпляра.

Чтоб затруднить доступ к микросхеме, корпус ключа сделан цельнолитым, а разъем USB просто вставлен в пластик. Силовых деталей, воспринимающих нагрузки, там нет (в отличие от обычных флешек, где разъем крепко припаян к плате). При случайном ударе разъем выворачивается «с мясом», а контактные пластины ломаются.

Новый ключ недешев (около 2 000 рублей) и порой малодоступен, вот и приходится их чинить, реставрируя разъем из аналогичных деталей и сажая все на эпоксидный клей. Так что ремонт флешек повернулся еще одной стороной. Аккуратнее обращайтесь с ключами, помните — прочный корпус еще не означает большой надежности.

⇡#Реанимация напайкой

Как я уже писал чуть выше, большинство выпускаемых сейчас флеш-накопителей не имеют дискретных цепей, регулирующих питание, — стабилизатор интегрирован в контроллер. Так выгоднее для производителя, но хуже для пользователя: нет запаса по току и нагреву, стабилизатор сгорает даже от незначительных бросков напряжения.

При этом сигнальные цепи зачастую остаются исправными, надо лишь подать на них нужное напряжение. Я встраиваю в схему внешний стабилизатор. Купил партию этих деталей и определил точки подключения. Так удается починить немалый процент "безнадежных" флешек. Безнадежных в том смысле, что контроллер на замену сгоревшему купить негде, эти заказные микросхемы в продажу не поступают. А выпаивать из других экземпляров — бессмысленно, ремонт по стоимости будет близок к новой флешке.

Данная технология имеет смысл для моделей средней и большой емкости, у которых достаточно просторный корпус (чтобы помещалась новая деталь) и отсутствует гарантия. Таких, на удивление, очень много — люди берут флешки в самых разных местах, часто далеко от места жительства, да еще зачастую выбрасывают гарантийный талон. Что могу сказать — зря.

⇡#Закон подлости у флешек

Регулярно клиенты приносят флешки с поврежденной файловой системой (на флеш-накопителях применяется чаще всего FAT32, редко exFAT, еще реже NTFS). Как правило, не открывается каталог, с которым последним шла работа: там одна «грязь». Понятно, что ущерб это наносит серьезный. Многочисленные программы для логического восстановления данных (на жаргоне ремонтников — «рекаверилки») помогают редко — повреждения слишком обширны.

В шестнадцатеричном редакторе видно, что на этом месте записан регулярный паттерн с преобладанием единиц. Размер «пятна» имеет обычный размер 128 Кбайт — это единица страничного обмена с чипом. Видимо, при интенсивном обновлении таблиц файловой системы происходит сбой, страница расписывается паттерном, и каталог безнадежно портится.

Стоит помнить об этой опасности, если на флешке находятся активно изменяемые данные (например бухгалтерские базы). Советую не открывать их с флешки, а предварительно скопировать на жесткий диск и работать там. Только не забывайте о сохранении файлов в конце работы.

⇡#Больной перед смертью потел? Это плохо…

Время от времени обращаются растерянные клиенты, которые оставили на целый день флешку включенной в порт USB, а вечером получили ее работающей со странными сбоями или вообще без признаков жизни. Что ж, ничего удивительного. Флешка проживет значительно дольше, если не держать ее долго включенной. Даже на холостом ходу, без обращений к файлам схема прилично греется и деградация чипов памяти идет быстрее. Как следствие, в скором времени появляются дефекты. Особенно это заметно при дешевом блоке питания, выдающем нестабильное (в основном повышенное) напряжение 5 В.

Оптимальный стиль работы — подключил флешку, скопировал нужные файлы и отключил. Замечено, что острота проблемы различается от флешки к флешке, и предсказать нагрев бывает трудно. В разных экземплярах одной и той же модели могут стоять контроллеры различных модификаций с неодинаковым потреблением тока, различается также стойкость чипов к нагреву (но это чистая лотерея, качественных микросхем не гарантирует практически никто).

На нагрев может повлиять и операционная система. Так, в Windows Vista и в «семерке» флешки часто греются сильнее, чем в Windows XP. Видимо, сказываются различия в драйверах — частота запросов и т.п.

Поэтому имеет смысл время от времени проверять температуру флешки при работе. Если корпус горяч на ощупь (нагрелся до 45 ºC и выше), то это уже небезопасно: температура чипов обычно на 20-25 ºC больше, а при 70 ºC и выше деградация памяти сильно ускоряется (хотя формально по спецификациям кристаллы NAND выдерживают температуру до 125 °C). Такой флешке особенно вредны продолжительные сеансы работы.

⇡#Ужасы больших флешек

Многие пользователи заразились маркетинговой «гонкой гигабайт» и регулярно удваивают объем своих рабочих накопителей, дошедший в массовых моделях до 64 Гбайт. Я все же советую не гнаться за большой ёмкостью — такие флешки заметно менее надёжны. Чем больше чипов памяти, тем выше потребляемый ток и нагрев силовых цепей.

Огромная плотность упаковки информации в новейших кристаллах делает их крайне чувствительными как к нагреву, так и к различным излучениям. Среди последних лидирует рентген в аэропортовских сканерах — были сообщения о порче информации на флешках после прохождения спецконтроля. Космические лучи во время полета тоже нельзя сбрасывать со счетов (свинцовую фольгу оставим параноикам).

Для уменьшения размеров корпуса (это тоже маркетинговый ресурс, громоздкие модели хуже продаются) чипы припаивают на плату «бутербродом», соединяя одноименные выводы. Нижний чип при работе сильно греется и довольно быстро выходит из строя. Проявляется это сначала ростом дефектов, а затем полной блокировкой контроллера (он следит, чтобы количество дефектных ячеек не превышало определенного порога, обычно 2-3% от общего числа). Такая флешка требует замены по гарантии или применения технологической утилиты низкоуровневого форматирования.

Недавно довелось чинить экземпляр 32 Гбайт, где стояло четыре восьмигигабайтных чипа в виде двух «бутербродов» по обе стороны платы. Технологическая утилита показала большое количество ошибок в конце адресного пространства (тест, кстати, занял почти целый день — вот где неторопливость многоуровневых ячеек проявляется во всей красе). Вывод — один из чипов деградировал, скорее всего, от перегрева. Клиент не согласился на мое предложение исключить его из адресации, и я отформатировал флешку на полный объём, попытавшись улучшить охлаждение с помощью алюминиевой фольги.

⇡#Вирусная гигиена

Хотя непосредственно с вирусами ремонтник дела не имеет, замечу, что в последние годы флешки стали одним из главных каналов распространения заразы. Советы по блокировке автозапуска легко найти в Интернете. Это поможет избежать заражения тем пользователям, кто часто подключает флешки с неясной предысторией. Например, в офисные компьютеры вирусы нередко попадают «с подачи» сервис-инженеров, выполняющих регулярное обновление ПО — бухгалтерских программ, справочных баз данных и т.п. Их транспортные накопители (флешки, внешние жесткие диски и даже DVD) нередко содержат вирусы и трояны, запускающиеся через autorun.inf. Кочевая жизнь способствует инфицированию и переносу заразы.

В этой связи стоит пожалеть, что из конструкции флешек исчез переключатель защиты записи, обычный элемент конструкции еще 3-4 года назад. Аппаратная блокировка записи — радикальное решение, избавляющее выездного специалиста от риска заразиться самому и добавить проблем своим клиентам. Увы, современные контроллеры этой функции уже не предусматривают, причина, скорее всего, в экономии.

Аппаратная блокировка записи использовалась в те времена, когда флешки были ценным гаджетом, а не расходным материалом

Так что цените флешки с блокировкой записи, пусть их ёмкость и мала по сегодняшним меркам. При минимальном отборе все необходимое вполне помещается. По моим сведениям, одной из последних моделей с переключателем была PQI 339 емкостью 8 Гбайт. Она выпускалась в 2009 году и, возможно, еще доступна.

⇡#Монолитный камень преткновения

Я уже упоминал про ненадежность открытого USB-разъема у флешек. Беда в том, что он обычно сочетается с монолитным корпусом, представляющим собой тонкий брусочек пластика. Стандартные микросхемы в корпусе TSOP-48 туда физически не влезают, и производители применяют бескорпусные кристаллы, заливая весь монтаж компаундом (технология сборки COB — Chip от Board).

Подобные конструкции неплохо защищены от влаги, пыли и ударов, но, увы, они совершенно неремонтопригодны, да и восстановить данные со сгоревшей флэшки практически невозможно. К кристаллу памяти ведут тончайшие проволочки — как к ним подключиться? Страдалец-хозяин может предлагать любые деньги, ни один ремонтник за работу не возьмется.

Пример монолитной флешки

Впрочем, подобных случаев стало так много, что и для них разрабатываются ремонтные технологии. Предлагается послойно растворять компаунд кислотой, пока не обнажатся токоведущие дорожки, после чего подпаять к ним панельку программатора. Разводка выводов определяется для каждой модели по исправному экземпляру. Понятно, что стоить такая работа будет недешево.

⇡#Дареной флешке смотри на плату

Деловые люди все чаще приносят умершие подарочные флешки. Это те, которые раздают на всяких пафосных и не очень мероприятиях или дарят как бизнес-сувениры. Хотя корпус у них бывает породистый — кожа, полированный металл, дерево и так далее, но внутренности оставляют желать лучшего. Самая дешевая схема безо всяких защит, контроллер трехлетней давности (т.е. небыстрый), текстолит 0,3 мм (ломается как спичка), ну и завалящая флеш-память второго сорта. Такое дохнет на раз, от первого же броска напряжения или при первом серьезном усилии.

Обычный срок жизни подарочного накопителя — несколько месяцев. Если владелец хранит на нем критически важные данные (ту же «черную бухгалтерию»), поломка становится катастрофой: у бизнеса наступает паралич, накатывают убытки, данные требуется восстановить еще «вчера». Состояние несчастного описывать излишне.

В чем же причина? Очень просто — эти флешки не имеют логотипа производителя, их никогда не сдают по гарантии (ввиду отсутствия таковой), стало быть, нет обратной связи. Подобная продукция не охвачена системой контроля качества. Поэтому комплектующие для сборки выбираются максимально дешевые, не исключено, что из бракованных партий с высоким процентом отказов. Я бы советовал владельцам сразу же передаривать такие флешки знакомым школьникам.

⇡#Все по делу

Периодически сталкиваюсь с бизнесменами и профессионалами, использующими флешки в своей работе. Они приносят на восстановление данных модели средней и большой емкости — 16, 32 и даже 64 Гбайт. По ходу работы выясняется, что накопитель забит данными «до упора». Файлы весьма разнообразные: тут и множество бухгалтерских баз, юридические и технические справочники, переписка, архив документов и иллюстраций — в общем, все, что может понадобиться в бизнесе. Количество файлов достигает 20-30 тысяч (!).

Хотелось бы напомнить, что флеш-накопители по своей природе не любят большого количества мелких файлов, особенно часто изменяемых. Во-первых, время доступа на запись у многих флешек очень велико (десятки миллисекунд), поэтому обновление БД из сотен мелких файлов выливается в пытку для нетерпеливых. Во-вторых, ресурс флеш-памяти на запись ограничен, и описанные выше манипуляции быстро его расходуют (речь идет прежде всего об области хранения FAT).

При активной работе даже на очень добротной флешке проблемы возникают через год-полтора. Начинает сыпаться память, затем портится транслятор. В общем, не стоит считать их тождественными жестким дискам. Это, в первую очередь, средство переноса информации, а не архивный накопитель.

Флешка в водонепроницаемом и противоударном резиновом корпусе. Такие удобно носить вместе с ключами. Увы, они тоже выходят из строя. Чтобы достать плату, приходится резать литой корпус. Нередко он заполнен внутри силиконом, который сильно мешает отпайке чипов

Я бы посоветовал неизменяемые данные хотя бы заархивировать, а лучше записать на два оптических диска типа DVD-R. На флешках же оставить оперативный минимум, высвободив не менее 40% емкости. Стоит обращаться с рабочими накопителями аккуратнее, делать резервные копии, а время от времени и менять. И тогда не придется обращаться к ремонтнику.

(Продолжение уже написано и скоро будет опубликовано.)