Tecnología de lógica sólida

La tecnología de lógica sólida ( SLT ) fue el método de IBM para el empaquetado híbrido de circuitos electrónicos introducido en 1964 con la serie de computadoras IBM System/360 . También se utilizó en el 1130, anunciado en 1965. IBM eligió diseñar circuitos híbridos personalizados utilizando transistores y diodos discretos , montados en chip invertido y encapsulados en vidrio , con resistencias serigrafiadas sobre un sustrato cerámico, formando un módulo SLT. Los circuitos estaban encapsulados en plástico o cubiertos con una tapa de metal. Varios de estos módulos SLT (20 en la imagen de la derecha) se montaron luego en una pequeña placa de circuito impreso multicapa para hacer una tarjeta SLT. Cada tarjeta SLT tenía un zócalo en un borde que se conectaba a los pines de la placa base de la computadora (exactamente al revés de cómo se montaban la mayoría de los módulos de otras compañías).

IBM consideró que la tecnología de circuitos integrados monolíticos era demasiado inmadura en ese momento. ^[1] SLT fue una tecnología revolucionaria para 1964, con densidades de circuitos mucho más altas y una confiabilidad mejorada en comparación con las técnicas de empaquetado anteriores, como el Sistema Modular Estándar . Ayudó a impulsar la familia de mainframes IBM System/360 a un éxito abrumador durante la década de 1960. La investigación de SLT produjo ensamblaje de chips de bolas, bumping de obleas , resistencias de película gruesa recortadas, funciones discretas impresas, capacitores de chip y uno de los primeros usos en volumen de la tecnología híbrida de película gruesa .

El SLT reemplazó al anterior Sistema Modular Estándar , aunque algunas tarjetas SMS posteriores tenían módulos SLT. El SLT tuvo varias actualizaciones durante su vida, la última fue la Tecnología de Sistema Monolítico ( MST ), que reemplazó los transistores individuales del SLT con circuitos integrados de pequeña escala que tenían cuatro o cinco transistores. El MST se utilizó en el Sistema/370 , que comenzó a reemplazar al Sistema/360 en 1970.

SLT utilizó transistores y diodos encapsulados en vidrio planares de silicio. ^[2]

La SLT utiliza chips de diodos duales y chips de transistores individuales, cada uno de aproximadamente 0,025 pulgadas (0,64 mm) cuadrados. ^{[3] : 15} Los chips están montados sobre un sustrato de 0,5 pulgadas (13 mm) cuadrados con resistencias serigrafiadas y conexiones impresas. El conjunto está encapsulado para formar un módulo de 0,5 pulgadas (13 mm) cuadrados. Se montan hasta 36 módulos en cada tarjeta, aunque algunos tipos de tarjetas tenían solo componentes discretos y ningún módulo. Las tarjetas se enchufan en placas que se conectan para formar puertas que forman marcos. ^{[3] : 15}

Niveles de voltaje SLT, lógica baja a lógica alta, varían según la velocidad del circuito: ^{[3] : 16}

Alta velocidad (5-10 ns) 0,9 a 3,0 V

Velocidad media (30 ns) 0,0 a 3,0 V

Baja velocidad (700 ns) 0,0 a 12,0 V

Pasos para la fabricación de módulos híbridos de Solid Logic Technology. El proceso comienza con una oblea de cerámica en blanco de 1 ⁄ 2 pulgada (13 mm) de lado. Primero se colocan los circuitos y luego se coloca el material resistivo. Se agregan los pines, se sueldan los circuitos y se ajustan las resistencias al valor deseado. Luego se agregan los transistores y diodos individuales y se encapsula el paquete.

La misma tecnología básica de empaquetado (tanto de dispositivo como de módulo) también se utilizó para los dispositivos que reemplazaron a SLT a medida que IBM realizaba gradualmente la transición al uso de circuitos integrados monolíticos:

• Solid Logic Dense (SLD) aumentó la densidad de empaquetado y el rendimiento del circuito al montar los transistores y diodos discretos en la parte superior del sustrato y las resistencias en la parte inferior. ^{[3] : 15} Los voltajes de SLD eran los mismos que los de SLT.
• Los dispositivos lógicos unitarios (ULD) utilizan paquetes cerámicos planos, mucho más pequeños que las latas metálicas de SLT. Cada paquete contiene una oblea cerámica con hasta cuatro matrices de silicio en la parte superior, cada una de las cuales implementa un transistor o dos diodos; y resistencias de película gruesa debajo. Los ULD se utilizaron en la computadora digital del vehículo de lanzamiento y en el adaptador de datos del vehículo de lanzamiento del cohete Saturno V. ^{[4] [5]}
• La tecnología de lógica sólida avanzada (ASLT) aumentó la densidad de empaquetado y el rendimiento del circuito al apilar dos sustratos en el mismo paquete. La ASLT se basa en el interruptor acoplado seguidor de emisor utilizado con lógica de dirección de corriente . ^{[3] : 18} Los niveles de voltaje de la ASLT fueron: > +235 mV es alto, < -239 mV es bajo. ^{[3] : 16}

• La tecnología de sistemas monolíticos (MST) aumentó la densidad de encapsulado y el rendimiento de los circuitos al reemplazar los transistores y diodos discretos por uno a cuatro circuitos integrados monolíticos (resistencias ahora externas al encapsulado en el módulo). Cada chip MST contiene alrededor de cinco circuitos y es el equivalente aproximado de una tarjeta SLT. ^{[3] : 18} circuitos usaban transistores NPN . La MST se introdujo por primera vez en enero de 1968 y proporcionó una mejor relación costo/rendimiento para la línea de productos System/370 de IBM de la década de 1970. ^[6]

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  Tarjeta de tecnología de sistema monolítico con cubiertas de módulos quitadas
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  Una tarjeta SLT de ancho medio poco común sin módulos SLT
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  Tarjeta de ancho simple
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  Módulo SLT de ancho cuádruple
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  Módulo con seis transistores y tres resistencias, sin tapa
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  El primer plano muestra los cuadrados elevados de los transistores y las resistencias negras planas.

• Sistema modular estándar

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• Davis, EM; Harding, WE; Schwartz, RS; Corning, JJ (abril de 1964). "Tecnología de lógica sólida: microelectrónica versátil y de alto rendimiento". Revista IBM de investigación y desarrollo . 8 (2): 102–114. doi :10.1147/rd.82.0102. S2CID  13288023.
• Tecnología de lógica sólida (SLT) de IBM 1964-1968, chips informáticos antiguos, incluye un vídeo del proceso de fabricación automatizado