IBM Solid Logic Technology

Solid Logic Technology (SLT) — гибридная технология компоновки микроэлектронных схем в микромодуль на основе изолированных планарных транзисторов и диодов в стеклянном корпусе, а также резисторов, которые формировались методом шелкографии на керамической подложке. IBM представила её в 1964 году в новом мейнфрейме IBM System/360. SLT заменила существовавшую ранее Standard Modular System (SMS).

Основные сведения

Эрих Блох, инженер IBM

Для упаковки кристалла в корпус, по технологии Solid logic (SLT), использовались дискретные кремниевые транзисторы и диоды, которые располагались на керамической подложке, а также технологии для производства высококачественных пассивных компонентов (резисторы, индуктивности и конденсаторы на керамической подложке) с жестко регламентированными допусками, для гибридных схем. Для электрического и механического соединения дискретных элементов использовался процесс пайки. Керамическая подложка, с размещенными на нем компонентами, защищалась металлической крышкой или пластиком. В результате чего, получался микромодуль. Модули устанавливались на небольшой многослойной печатной плате.Через розетку осуществлялось подключение печатной платы c объединительной платой компьютера (модули большинства других компаний имели обратную схему включения). В результате процесс позволял, с минимальными затратами, реализовать множество универсальных, высокопроизводительных схемных модулей. Эрих Блох, инженер IBM, начал разработку миниатюрных гибридных схем Solid Logic Technology (SLT) в 1961 году, до того как компания запустила проект System/360 в 1964 году^[1]. Для производства модулей SLT компанией IBM был построен завод в East Fishkill близ Нью-Йорка^[2]. К 1966 году компания выпускала по 100 млн модулей SLT в год. В модулях реализовывалась логика И-ИЛИ-Инвертировать (AOI)^[3].

Основными особенностями использования данной технологии являются уникальная форма полупроводниковых приборов, процесс изготовления модулей, более высокая плотность схем и повышенная надежность по сравнению с более ранними технологиями корпусирования, такими как Standard Modular System (SMS). Применение технологии SLT позволило произвести одно из первых массовых применений гибридной толстопленочной технологии.

SLT использует чипы^[4] с двумя диодами и отдельные транзисторные чипы, каждый площадью около 0,025 дюйма. Чипы устанавливаются на квадратную подложку 0,5 дюйма с резисторами с шелкографией и печатными соединениями. Все заключено в квадратный модуль размером 0,5 дюйма. На каждую плату устанавливались от 6 до 36 модулей. Уровни напряжения, от низкого логического уровня до высокого, зависят от скорости в электрической цепи:

Высокая скорость (5-10 нс) от 0,9 до 3,0 В
Средняя скорость (30 нс) от 0,0 до 3,0 В
Низкая скорость (700 нс) от 0,0 до 12,0 В

Компьютерный модуль типа SLT
Модули SLT в клавиатуре IBM 129
Схема размещения модулей SLT на плате

Преимущества и недостатки использования

Преимущества

Эта технология позволяет создать широкий диапазон размеров упаковки кристалла в корпус, которые могут быть согласованы с требованиями к применению - небольшие подложки для высокоскоростной работы (наносекундная коммутация) и высокой плотности компонентов или большие подложки для сложных подсистем.

Основными преимуществами использования являются^[5]:

Высокое быстродействие схемы, по сравнению с другими плоскими модулями^[2].
Паразитные взаимодействия сводятся к минимуму (в модулях расположенных на отдельной плате).
Низкое энергопотребление модулей, в зависимости от сочетания рабочих напряжений, токов и тактовой частоты.
Высокая надежность.

Недостатки

Недостатком является невозможность ремонта модулей SLT, в случае отказа в работе. В случае поломки неисправный модуль заменялся на новый, так как данная технология заключается в создании цельных логических модулей, без возможности их ремонта^[2].

Этапы производства гибридных пластин Solid Logic Technology

В галерее показаны этапы^[6] создания пластин по SLT технологии, по материалам экспозиции выставки "Mainframe Computers" в Музее истории компьютеров^[7]:

Заготовка керамической пластины.
Заготовка керамической пластины cо схемой соединения проводников.
Керамическая пластина cо схемой соединения проводников и резистивным слоем
Керамическая пластина c резистивным слоем и выводами
Керамическая пластина c резистивным слоем и запаянными выводами
В этом приспособлении резисторы увеличенного размера на пластинах SLT автоматически обрезались абразивно-струйной обработкой для получения нужного сопротивления.
Изменение резистивного слоя, для получения необходимых значений сопротивления
Добавление отдельных транзисторов и диодов
Размещение в корпусе
Все этапы производства гибридных пластин Solid Logic Technology.

Примечания

↑ Erich Bloch, IBM engineer - CHM Revolution (неопр.). www.computerhistory.org. Дата обращения: 25 июля 2021. Архивировано 25 июля 2021 года.
↑ ¹ ² ³ Первые интегральные схемы (неопр.). www.computer-museum.ru. Дата обращения: 26 июля 2021. Архивировано 9 декабря 2021 года.
↑ Печатная плата с ракеты Сатурн-5 – обратная разработка с пояснениями (англ.). habr.com. Дата обращения: 26 июля 2021. Архивировано 26 июля 2021 года.
↑ Logic Blocks Automated Logic Diagrams SLT, SLD, ASLT, MST Архивная копия от 25 июля 2021 на Wayback Machine (PDF) 86 pages
↑ Davis, E.M.; Harding, W.E.; Schwartz, R.S.; Corning, J.J. (April 1964). "Solid Logic Technology: Versatile, High-Performance Microelectronics". IBM Journal of Research and Development. 8 (2): 102—114. doi:10.1147/rd.82.0102.
↑ ArnoldReinhold. English: Steps in manufacturing Solid Logic Technology hybrid wafers used in the w:IBM System/360 and other IBM computers of that era, starting in 1964. The process starts with a blank ceramic wafer 1/2 inch square (1). Circuits are laid down first (2), followed by resistive material (3). Pins are added (4), the pins and circuits are soldered (5) and the resistors trimmed to the desired value (6). Then individual transistors and diodes are added (7) and the package encapsulated (8). Display at the Computer History Museum. "Gift of Mike Turin" [1] (неопр.) (28 января 2012). Дата обращения: 25 июля 2021. Архивировано 6 ноября 2014 года.
↑ Solid Logic Technology (SLT) wafers [manufacturing-step examples] - CHM Revolution (англ.). www.computerhistory.org. Дата обращения: 25 июля 2021. Архивировано 25 июля 2021 года.

[1] Erich Bloch, IBM engineer - CHM Revolution (неопр.). www.computerhistory.org. Дата обращения: 25 июля 2021. Архивировано 25 июля 2021 года.

[:0-2] ¹ ² ³ Первые интегральные схемы (неопр.). www.computer-museum.ru. Дата обращения: 26 июля 2021. Архивировано 9 декабря 2021 года.

[3] Печатная плата с ракеты Сатурн-5 – обратная разработка с пояснениями (англ.). habr.com. Дата обращения: 26 июля 2021. Архивировано 26 июля 2021 года.

[ALD-4] Logic Blocks Automated Logic Diagrams SLT, SLD, ASLT, MST Архивная копия от 25 июля 2021 на Wayback Machine (PDF) 86 pages

[Evans-5] Davis, E.M.; Harding, W.E.; Schwartz, R.S.; Corning, J.J. (April 1964). "Solid Logic Technology: Versatile, High-Performance Microelectronics". IBM Journal of Research and Development. 8 (2): 102—114. doi:10.1147/rd.82.0102.

[6] ArnoldReinhold. English: Steps in manufacturing Solid Logic Technology hybrid wafers used in the w:IBM System/360 and other IBM computers of that era, starting in 1964. The process starts with a blank ceramic wafer 1/2 inch square (1). Circuits are laid down first (2), followed by resistive material (3). Pins are added (4), the pins and circuits are soldered (5) and the resistors trimmed to the desired value (6). Then individual transistors and diodes are added (7) and the package encapsulated (8). Display at the Computer History Museum. "Gift of Mike Turin" [1] (неопр.) (28 января 2012). Дата обращения: 25 июля 2021. Архивировано 6 ноября 2014 года.

[7] Solid Logic Technology (SLT) wafers [manufacturing-step examples] - CHM Revolution (англ.). www.computerhistory.org. Дата обращения: 25 июля 2021. Архивировано 25 июля 2021 года.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]