Tecnología de lógica sólida

Tarjetas con tecnología lógica sólida

Una tarjeta SLT de doble ancho. Las latas metálicas cuadradas contienen los circuitos híbridos.

Tres tarjetas SLT de ancho simple

Tarjetas SLT in situ

Muchas tarjetas SLT conectadas a una placa

Tarjetas SLT en una perforadora de tarjetas IBM 129

La tecnología Solid Logic Technology ( 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 la 1130 , anunciada en 1965. IBM optó por diseñar circuitos híbridos personalizados utilizando transistores y diodos discretos, montados mediante flip-chip y encapsulados en vidrio , con resistencias serigrafiadas sobre un sustrato cerámico, formando un módulo SLT. Los circuitos se encapsulaban en plástico (primeros prototipos) o se cubrían con una tapa metálica. Varios de estos módulos SLT (20 en la imagen de la derecha) se montaban en una pequeña placa de circuito impreso multicapa para formar una tarjeta SLT. Cada tarjeta SLT tenía un zócalo en un borde que se conectaba a los pines del plano posterior de la computadora (al revés de cómo se montaban los módulos de la mayoría de las demás compañías).

IBM consideraba 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 mayores y una fiabilidad mejorada respecto a las técnicas de empaquetado anteriores, como el Sistema Modular Estándar . Contribuyó a impulsar a la familia de mainframes IBM System/360 a un éxito arrollador durante la década de 1960. La investigación de SLT produjo el ensamblaje de chips de bola, el bumping de obleas , resistencias de película gruesa recortadas, funciones discretas impresas, condensadores de chip y uno de los primeros usos en volumen de la tecnología híbrida de película gruesa .

La tecnología SLT reemplazó al anterior Sistema Modular Estándar , aunque algunas tarjetas SMS posteriores contenían módulos SLT (las tarjetas SMS se siguieron utilizando en algunas unidades periféricas del S/360). La tecnología SLT tuvo varias actualizaciones a lo largo de su vida útil, la última de las cuales fue la Tecnología de Sistema Monolítico ( MST ), que reemplazó los transistores individuales de SLT con circuitos integrados de pequeña escala que contenían cuatro o cinco transistores. MST se utilizó en el Sistema/370 , que comenzó a reemplazar al Sistema/360 en 1970.

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

SLT utiliza chips de diodo dual y chips de transistor individuales, cada uno de aproximadamente 0,025 pulgadas (0,64 mm) cuadrados. ^{[ 3 ] : 15} Los chips están montados en un sustrato cuadrado de 0,5 pulgadas (13 mm) con resistencias serigrafiadas y conexiones impresas. El conjunto está encapsulado para formar un módulo cuadrado de 0,5 pulgadas (13 mm) . Se montan hasta 36 módulos en cada tarjeta, aunque algunos tipos de tarjetas solo tenían componentes discretos y no módulos. Las tarjetas se conectan a placas que están conectadas para formar compuertas que forman marcos. ^{[ 3 ] : 15}   

Niveles de voltaje SLT, de lógica baja a lógica alta, que 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 en la fabricación de módulos híbridos de Solid Logic Technology. El proceso comienza con una oblea cerámica en blanco de 13 mm ( 1/2  pulgada ) de lado. Primero se colocan los circuitos, seguidos del material resistivo. Se añaden los pines, se sueldan los circuitos y se ajustan las resistencias al valor deseado. Finalmente, se agregan los transistores y diodos individuales y se encapsula el paquete.

Como ejemplo para mostrar la densidad típica de circuitos de un módulo SLT, se ilustra parte del esquema de una tarjeta IBM SLT, en este caso una tarjeta 5804197. Muestra uno de los varios circuitos lógicos contenidos en la tarjeta (delineado en rojo). El código para este circuito en particular es U55AD, un circuito controlador de indicadores. Los componentes dentro del rectángulo verde están contenidos en un módulo SLT, el número 13 de 18 en la tarjeta, con una referencia de componente de tarjeta "Z2". Los demás componentes del circuito fuera del rectángulo verde (dos resistencias de 1 kΩ) están montados directamente en la tarjeta SLT. Este módulo SLT (número de pieza 361480) contiene dos transistores y cuatro resistencias. ^{[ 4 ]}

La misma tecnología básica de empaquetado (tanto del dispositivo como del módulo) se utilizó también para los dispositivos que sustituyeron a SLT a medida que IBM hacía la transición gradual 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 encapsulados cerámicos planos, mucho más pequeños que las latas metálicas de SLT. Cada encapsulado contiene una oblea cerámica con hasta cuatro chips de silicio en la parte superior, cada chip implementando un transistor o dos diodos; y resistencias de película gruesa debajo. Los ULD se utilizaron en la computadora digital del vehículo de lanzamiento y el adaptador de datos del vehículo de lanzamiento del cohete Saturno V. ^{[ 5 ] [ 6 ]}
• La tecnología lógica sólida avanzada (ASLT) aumentó la densidad de empaquetado y el rendimiento del circuito al apilar dos sustratos en el mismo paquete. ASLT se basa en el interruptor acoplado seguidor de emisor utilizado con lógica de dirección de corriente . ^{[ 3 ] : 18} Los niveles de voltaje de ASLT fueron  : > +235 mV es alto, < -239 mV es bajo. ^{[ 3 ] : 16}

• La tecnología de sistemas monolíticos (MST) aumentó la densidad de empaquetado y el rendimiento de los circuitos al reemplazar los transistores y diodos discretos con entre uno y cuatro circuitos integrados monolíticos (las resistencias ahora se encuentran fuera del paquete en el módulo). Cada chip MST contiene aproximadamente cinco circuitos y es el equivalente aproximado de una tarjeta SLT. ^{[ 3 ] : 18} circuitos utilizaban 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. ^{[ 7 ]}

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  Tarjeta de tecnología de sistema monolítico con las cubiertas de los módulos retiradas.
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  Una tarjeta SLT de media anchura poco común sin módulos SLT.
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  Tarjeta de ancho simple
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  Módulo SLT de cuatro anchos
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  Módulo con seis transistores y tres resistencias, tapa cerrada
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  En primer plano se aprecian los cuadrados en relieve de los transistores y las resistencias planas de color negro.

• Sistema modular estándar

• Davis, EM; Harding, WE; Schwartz, RS; Corning, JJ (abril de 1964). "Tecnología de lógica sólida: microelectrónica versátil y de alto rendimiento". IBM Journal of Research and Development . 8 (2): 102– 114. doi : 10.1147/rd.82.0102 . S2CID 13288023 . 
• La tecnología Solid Logic Technology (SLT) de IBM (1964-1968) , sobre chips de computadora clásicos, incluye un video del proceso de fabricación automatizado.