تقنية المنطق الصلب

📅 آخر تحديث: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٢ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 12 صور
الموسوعة الحرة
بطاقات تقنية المنطق الصلب
بطاقة SLT مزدوجة العرض. تحتوي العلب المعدنية المربعة على الدوائر الهجينة.
ثلاث بطاقات SLT أحادية العرض
بطاقات SLT في مكانها
العديد من بطاقات SLT موصولة بلوحة
بطاقات SLT في مثقب مفاتيح IBM 129

تقنية المنطق الصلب ( SLT ) هي طريقة شركة IBM لتغليف الدوائر الإلكترونية الهجينة، والتي طُرحت عام 1964 مع سلسلة حواسيب IBM System/360 . كما استُخدمت أيضًا في جهاز 1130 الذي أُعلن عنه عام 1965. اختارت IBM تصميم دوائر هجينة مخصصة باستخدام ترانزستورات وثنائيات منفصلة، ​​مُثبّتة بتقنية Flip Chip ، ومُغلّفة بالزجاج ، مع مقاومات مطبوعة بتقنية الطباعة الحريرية على ركيزة خزفية، لتشكيل وحدة SLT. كانت الدوائر إما مُغلّفة بالبلاستيك (في النماذج الأولية) أو مُغطّاة بغطاء معدني. بعد ذلك، تم تركيب العديد من وحدات SLT هذه (20 وحدة في الصورة على اليمين) على لوحة دوائر مطبوعة صغيرة متعددة الطبقات لتكوين بطاقة SLT. تحتوي كل بطاقة SLT على مقبس في أحد حوافها يُركّب على دبابيس في اللوحة الخلفية للحاسوب (عكس طريقة تركيب وحدات معظم الشركات الأخرى).

اعتبرت شركة IBM تقنية الدوائر المتكاملة المتجانسة غير ناضجة بما يكفي في ذلك الوقت. [ 1 ] شكلت تقنية SLT ثورة في عام 1964، إذ تميزت بكثافة دوائر أعلى بكثير وموثوقية محسّنة مقارنةً بتقنيات التغليف السابقة مثل نظام Standard Modular System . وقد ساهمت هذه التقنية في تحقيق نجاح باهر لعائلة الحواسيب المركزية IBM System/360 خلال ستينيات القرن الماضي. أثمرت أبحاث SLT عن تجميع رقائق الكرات، وتقنية تثبيت الرقاقات ، ومقاومات الأغشية السميكة المشذبة، والوظائف المنفصلة المطبوعة، ومكثفات الرقائق، وأحد أوائل الاستخدامات واسعة النطاق لتقنية الأغشية السميكة الهجينة .

حلّت تقنية SLT محلّ نظام Standard Modular System السابق ، على الرغم من أن بعض بطاقات SMS اللاحقة احتوت على وحدات SLT (استمر استخدام بطاقات SMS في بعض وحدات S/360 الطرفية). شهدت تقنية SLT عدة تحديثات خلال فترة استخدامها، كان آخرها تقنية Monolithic System Technology ( MST ) التي استبدلت الترانزستورات المفردة في SLT بدوائر متكاملة صغيرة الحجم تحتوي على أربعة أو خمسة ترانزستورات. استُخدمت تقنية MST في نظام System/370 ، الذي بدأ يحل محل نظام System/360 في عام 1970.

تفاصيل

استخدمت تقنية SLT ترانزستورات وثنائيات سيليكونية مستوية مغلفة بالزجاج. [ 2 ]

تستخدم تقنية SLT رقائق ثنائية الصمام الثنائي ورقائق ترانزستور فردية، يبلغ حجم كل منها حوالي 0.64 مم مربع. [ 3 ] : 15 تُثبّت الرقائق على ركيزة مربعة الشكل بحجم 13 مم، مزودة بمقاومات مطبوعة بتقنية الطباعة الحريرية ووصلات مطبوعة. يُغلّف كل ذلك لتشكيل وحدة مربعة الشكل بحجم 13 مم . يمكن تركيب ما يصل إلى 36 وحدة على كل بطاقة، على الرغم من أن بعض أنواع البطاقات تحتوي على مكونات منفصلة فقط دون وحدات. تُوصل البطاقات بلوحات متصلة لتشكيل بوابات تُشكّل بدورها إطارات. [ 3 ] : 15   

مستويات جهد SLT، من مستوى منطقي منخفض إلى مستوى منطقي مرتفع، تتغير بتغير سرعة الدائرة: [ 3 ] : 16

سرعة عالية (5-10 نانوثانية) من 0.9 إلى 3.0 فولت
سرعة متوسطة (30 نانوثانية) من 0.0 إلى 3.0 فولت
سرعة منخفضة (700 نانوثانية) من 0.0 إلى 12.0 فولت
خطوات تصنيع وحدات Solid Logic Technology الهجينة. تبدأ العملية برقاقة سيراميكية فارغة مربعة الشكل، طول ضلعها 13 مم (نصف بوصة). تُوضع الدوائر أولاً، ثم المادة المقاومة. تُضاف الأطراف، وتُلحم الدوائر، وتُضبط المقاومات إلى القيمة المطلوبة. بعد ذلك، تُضاف الترانزستورات والثنائيات بشكل فردي، ثم تُغلّف العبوة.
خطوات تصنيع وحدات Solid Logic Technology الهجينة. تبدأ العملية برقاقة سيراميكية فارغة مربعة الشكل، قياسها 13 مم (نصف بوصة )  . تُوضع الدوائر أولاً، ثم المادة المقاومة. تُضاف الأطراف، وتُلحم الدوائر، وتُضبط المقاومات إلى القيمة المطلوبة. بعد ذلك، تُضاف الترانزستورات والثنائيات بشكل فردي، ثم تُغلّف العبوة.
دائرة نموذجية لوحدة SLT

كمثال لتوضيح كثافة الدوائر النموذجية لوحدة SLT، يُعرض جزء من مخطط بطاقة IBM SLT، وهي في هذه الحالة بطاقة 5804197. يُظهر المخطط إحدى دوائر المنطق العديدة الموجودة على البطاقة (المحددة باللون الأحمر). رمز هذه الدائرة هو U55AD، وهي دائرة تشغيل مؤشر. المكونات الموجودة داخل المستطيل الأخضر موجودة في وحدة SLT واحدة، وهي رقم 13 من أصل 18 وحدة على البطاقة، ورمزها المرجعي على البطاقة هو "Z2". أما مكونات الدائرة الأخرى خارج المستطيل الأخضر (مقاومتان بقيمة 1 كيلو أوم) فهي مثبتة مباشرة على بطاقة SLT. تحتوي وحدة SLT هذه (رقم القطعة 361480) على ترانزستورين وأربع مقاومات. [ 4 ]

التطورات اللاحقة

تم استخدام نفس تقنية التغليف الأساسية (للجهاز والوحدة) أيضًا للأجهزة التي حلت محل تقنية SLT حيث انتقلت شركة IBM تدريجيًا إلى استخدام الدوائر المتكاملة المتجانسة:

  • أدت تقنية Solid Logic Dense (SLD) إلى زيادة كثافة التغليف وأداء الدوائر من خلال تركيب الترانزستورات والديودات المنفصلة فوق الركيزة والمقاومات في الأسفل. [ 3 ] : كانت جهود SLD 15 مماثلة لجهود SLT.
  • تستخدم وحدة المنطق (ULD) عبوات خزفية مسطحة، أصغر بكثير من العبوات المعدنية المستخدمة في تقنية SLT. تحتوي كل عبوة على رقاقة خزفية مغطاة بما يصل إلى أربع رقائق سيليكون، كل رقاقة منها تؤدي وظيفة ترانزستور واحد أو ثنائيين؛ بالإضافة إلى مقاومات ذات طبقة سميكة أسفلها. استُخدمت وحدات المنطق (ULD) في الحاسوب الرقمي لمركبة الإطلاق ومحول بيانات مركبة الإطلاق لصاروخ ساتورن 5. [ 5 ] [ 6 ]
  • حسّنت تقنية المنطق الصلب المتقدمة (ASLT) كثافة التغليف وأداء الدوائر من خلال تكديس ركيزتين في نفس العبوة. تعتمد ASLT على مفتاح الباعث-التابع المقترن المستخدم مع منطق توجيه التيار . [ 3 ] : 18 مستويات جهد ASLT هي  : > +235 ملي فولت مرتفع، < -239 ملي فولت منخفض. [ 3 ] : 16

  • ساهمت تقنية الأنظمة المتكاملة أحادية الرقاقة (MST) في زيادة كثافة التغليف وأداء الدوائر من خلال استبدال الترانزستورات والديودات المنفصلة بدائرة متكاملة أحادية الرقاقة واحدة إلى أربع دوائر (حيث أصبحت المقاومات خارجية عن غلاف الوحدة). تحتوي كل رقاقة MST على حوالي خمس دوائر، وهي تعادل تقريبًا بطاقة SLT. [ 3 ] : استخدمت 18 دائرة ترانزستورات NPN . طُرحت تقنية MST لأول مرة في يناير 1968، ووفرت تحسينًا في التكلفة والأداء لخط إنتاج System/370 من IBM في سبعينيات القرن الماضي. [ 7 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بوير، تشاك (أبريل 2004). "ثورة 360" (ملف PDF) . آي بي إم. ص  18. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 مايو 2018 .
  2. ↑ ديفيس، إي إم؛ هاردينغ، دبليو إي؛ شوارتز، آر إس؛ كورنينغ، جيه جيه (أبريل 1964). "تقنية المنطق الصلب: إلكترونيات دقيقة متعددة الاستخدامات وعالية الأداء". مجلة آي بي إم للبحوث والتطوير . 8 (2): 102-114 . doi : 10.1147/rd.82.0102 . S2CID 13288023 . 
  3. 1 2 3 4 5 6 7 كتل المنطق، مخططات المنطق الآلي SLT، SLD، ASLT، MST (ملف PDF) 86 صفحة
  4. ↑ تقنية الدوائر المكونة من Solid Logic Technology (PDF) . IBM. 1967.
  5. ↑ كين شريف. "لوحة دوائر من صاروخ ساتورن 5، تم هندستها عكسيًا وشرحها" . 2020.
  6. ^ د. فيرنر فون براون. "أجهزة الكمبيوتر الصغيرة توجه أقوى الصواريخ" . العلوم الشعبية. أكتوبر 1965. ص. 94-95؛ 206-208.
  7. ↑ بو، إيمرسون دبليو؛ جونسون، لايل آر؛ بالمر، جون إتش (1991). نظام IBM 360 ونظام 370 المبكر . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 425. ISBN  9780262161237تم الاطلاع عليه بتاريخ 8 أغسطس 2022 .
  • ديفيس، إي إم؛ هاردينغ، دبليو إي؛ شوارتز، آر إس؛ كورنينغ، جيه جيه (أبريل 1964). "تقنية المنطق الصلب: إلكترونيات دقيقة متعددة الاستخدامات وعالية الأداء". مجلة آي بي إم للبحوث والتطوير . 8 (2): 102-114 . doi : 10.1147/rd.82.0102 . S2CID 13288023 . 
  • تقنية المنطق الصلب (SLT) من شركة IBM (1964-1968) ، رقائق كمبيوتر قديمة، تتضمن فيديو لعملية التصنيع الآلية