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

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.