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Erste Integrierte Schaltungen in der EDV (IBM)

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Günther Stabe
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Als kleine Ergänzung zum Beitrag "Transistoren, frühe und Transistor-Radios, Halbleitertechnik" von Herrn Erb - bezogen auf den Abschnitt mit IBM - möchte ich hier einige Bild-Beispiele aus meiner Sammlung zeigen.
Zunächst 2 Steck-Karten aus der IBM 1401-Zeit (bis ca. 1965), bestückt mit Transistoren und passiven Bauteilen, aber bereits mit den ersten "ICs"; es waren Transistoren, Dioden und Widerstände auf einem quadratischen Keramikträger und 16 Pins.
Bild 2 zeigt das Innenleben eines dieser ICs mit 4 Transistoren, 3 Dioden und 1 Widerstand. In den allgemeinen Publikationen wurde von der "Salzkorn-Technik" gesprochen.
Mehrere hundert solcher Karten waren - je nach Ausrüstungsart des Rechners - über mehrere Reihen von Amphenol-Steckleisten in Wire-wrap-Technik verdrahtet.

Ergänzung vom 07.10.08: auf einer anderen Steckkarte entdeckte ich frühe ICs aus IBM- und Texas Instruments-Produktion (s.Bilder IBM_IC und TI_IC); interessant ist, dass TI ebenfalls im IBM-Format (16 Pins, quadratisch, Raster 3.2 mm) fertigte. Der Chip liegt auf dem "Rücken", Anschlüsse erfolgten mit Golddraht. Die IBM-Chips liegen hingegen auf dem "Bauch".


Auf dem ersten Bild rechts sieht man ca. 30% einer Steckkarteneinheit in bereits fortgeschrittener Technik und höherer Integration, z.T. zweilagigen Keramikträgern (= doppelte Bauhöhe) und praktisch keinen externen / diskreten Bauteilen. Eine solche Platine hätte die gesamte IBM 1401-Logik aufnehmen können. Die Karte stammt aus einer IBM /370-145 (70er-Jahre). EDIT 15.04.08: Bild 5 zeigt weitere Details.
Der nächste Schritt war dann, auf einer größeren Keramikplatte (112 Pins!) die bereits hoch integrierten "Chips" zu plazieren (Bild 3).
IBM zählte in diesen Jahren zum größten Halbleiter-Produzenten der Welt - aber natürlich nur für den Eigenbedarf.
Darauf folgte der "TCM" -Thermal Conductor Module" (80er-Jahre): viele Lagen dünner Keramik mit Chips und Verbindungsleitungen; an den 4 Seiten wurden dann diese Lagen mit Drähten wiederum vertikal verbunden und am Schluss zur Hauptkontaktplatte geführt. Nach Temperung wurde daraus ein "gewaltiges" Modul, gekapselt in Metall - geeignet für Luft- und/oder Wasserkühlung.
EDIT 15.04.08: Das Modul war ca. 9 x 9 cm groß (Bild 6: Rückseite); Im Schnittmodell (Bild 7) sieht man unten die Mehrschichtkeramik. Darauf folgt ein Kühlkörper mit sehr großer Oberfläche - Zwischenräume mit Helium gefüllt - und die Kühlplatte für die Wasserkühlung.
Eine ähnliche Aufbau- und Montagetechnik wurde - sehr vereinfacht - Ende der 50er-Jahre angedacht, aber konnte sich m.E. nicht durchsetzen bzw. waren die Fertigungsprozesse noch nicht ausgereift (Bild 4 - Quelle: Rolf-Dieter Dennewitz "Integrierte Schaltungen in der Unterhaltungs-Elektronik"). Die Abbildung muss man sich als Explosionszeichnung vorstellen; die fertigen Module hatten eine Höhe von ca. 15 mm.
EDIT 27.04.08: 2 Bilder von diesen Modulen aus der Funkschau 1962 Heft 9 S.211/212 hinzugefügt als Mikromodul 1 + 2.
G.S. 

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This article was edited 07.Oct.08 07:53 by Günther Stabe .

Franz Gysi
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10.Apr.08 19:04

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Guten Tag Herr Stabe

Sehr schön, sehr informativ. Danke!

Eigentlich müsste man die "ersten IC's", auch wenn die Module einen integrierten Schaltkreis darstellen, eher als erste SMD Prints bezeichnen, da ja die "Salzkörner" ohne Löcher im Print aufgelötet zu sein scheinen.

Frage: aus welchem Jahr stammen diese "ersten IC's"?

Mit freundlichen Grüssen

Franz

This article was edited 10.Apr.08 19:05 by Franz Gysi .

Ernst Erb
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Die erstenvolltransistorisiertenComputer von IBM waren die IBM 1401 und IBM 1620. Zumindest die IBM 1401 wurde im 1959 (den Tag müsste ich in meinem Kalender nachschauen) um genau 14:01 Uhr von den verschiedenen Landesgeschäftsleitern den Mitarbeitern im Verkauf (wahrscheinlich auch Technik) vorgestellt. Ich erinnere mich noch genau an diesen Tag in Zürich.

Es gab Jahre davor schon andere Systeme, wie z.B. Siemens, doch diese waren nicht annäherungsweise so verbreitet wie die IBM 1401 und später die IBM 360 etc. Diese erste 8-bit, also Byte-Maschine kam 1964 als IBM 360-30 auf den Markt.

Bei der IBM 1401 wurde noch zaghaft die SSI-Technik (Small Scale Integration) eingesetzt, um mit der nächsten Generation einige hundert Bauteile je zu integrieren, was man MSI (Middle Scale Integration) nannte. Man sprach dann von LSI (Large Scale Integration) als mehr als tausend Bauelemente in ein Gehäuse verpackt wurden und von VLSI (Very Large Scale Integration) bei mehr als 10 000 Bauelementen, doch erst 197 mit dem Intel 4004 integrierte man einen ganzen Prozessor (Mikroprozessor), gefolgt von den erfolgreichen INtel 8008 (1972), Intel 8080 (1974), Intel 8086 etc. Dabei ist Intel 8086 der Vorläufer aller -86er Prozessoren in unseren PCs. Auch zum Pentium, der die Nummern ersetzte.

Heribert Jung
 
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Stimmt:  "Weitere Meilensteine markieren 1959 das erste voll transistorisierte EDV-System IBM 1401 und 1964 die Einführung des IBM System/360."

Das System/360 hatte bereits die SLT-Katen mit den Modulen die mehrere Transistoren und Widerstände enthielten.

Auf meinen Seiten sehen Sie unter "historische EDV"  in der Auswahl "Technologie"  Bilder von den SMS-Steckkarten, SLT-Karten und einer 64kBit MST-Speicherkarte von 1973.  

 

Wer eine IBM-Steckkarte als Ergänzung zur seiner Radio- oder PC-Sammlung haben möchte, kann sich gerne an mich wenden. Ich habe noch einige SLT- und SMS-Karten.

Heribert Jung

 

 

 

This article was edited 04.Jul.19 15:45 by Ernst Erb .

Günther Stabe
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16.Apr.08 07:41

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Auf der Suche nach weiteren Bildern zum o.g Thema wurde ich in meinen Unterlagen fündig; 3 weitere Fotos habe ich an passender Stelle in Post 1 - mit zusätzlichem Text - integriert.

Zu Post 2: ja, der Aufbau erinnert stark an eine frühe SMD-Technik.

Zu Post 3: wie man erkennt, war Texas Instruments - und später auch RCA und Motorola - Zulieferer für Transistoren; es gab auch bereits Dual-Transistoren, also zwei gleiche Transistorsysteme in einem Gehäuse.

Dieser Punkt bringt mich nun zu diesem Thema:
Bei meiner Suche fiel mir ein Ausriss eines Artikels (Spiegel, Datum/Jahr/Seite nicht eingedruckt, Überschrift: Wettrennen der Zwergrechner) in die Hände.
Hierin wird Jack S. Kilby als der Mikrochip-Erfinder und (1/2) Physik-Nobelpreisträger erwähnt (Kilby erscheint bei SEARCH im RMorg auch als Erfinder des ICs).
Nun war seine Erfindung lt. Fotos und Artikel die, dass er bei seinem neuen Arbeitgeber Texas Instruments auf einem Germanium-Plättchen zwei (oder mehr?) Transistorsysteme ätzte und deren Anschlüsse mit Golddrähten auf Kontakte setzte. Vorteil: nicht mehr einzelne Transistoren mühevoll zusammenbauen und danach mit deren Anschlussdrähten wieder teilweise zusammenschalten.
(Offensichtlicher) Nachteil: bei mehr als z.B. drei Systemen wurde es ein "Drahtverhau"!
Im Februar 1959 wurde ein entsprechender Patentantrag gestellt.

Parallel arbeitete aber Robert Noyce bei Fairchild Semiconductors (im später so genannten Silicon Valley) auf Silizium-Basis mit planaren Strukturen, d.h. Leiterbahnen wurden fein und flach auf dem Substrat vernetzt!
Nach Tests und Formulierung des Patentantrages (etwa ein halbes Jahr nach Kilby) wurde am 25.04.1961 Noyce das Patent zur Erfindung eines Integrierten Schaltkreises erteilt (nicht Kilby!).

Acht Jahre stritten die Anwälte von Kilby und Noyce, auch hier wurde Noyce das entscheidende Patent zugesprochen.
Noyce gründete später mit einem Kollegen die Firma INTEL - der geneigte Leser dieser Zeilen liest dies heute immerhin mit Hilfe von Noyce-basierter Technik...

Das Kopf-an-Kopf-Rennen von Kilby und Noyce um die Lorbeeren ihrer Arbeit (Nobelpreis) wurde erst nach 40 Jahren in Stockholm entschieden: Jack S. Kilby (zur Hälfte), Robert Noyce ging leer aus - er war bereits 10 Jahre tot...

G.S.

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This article was edited 21.Dec.09 15:37 by Günther Stabe .

Dietmar Rudolph
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17.Apr.08 15:36

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   6 In "Dummer, G.W.A.; Granville, J.W.: Miniature and Microminiature Electronics, Pitman & Sons, London, 1961" werden auf den Seiten 285 - 289 die ICs von Texas Instruments beschrieben, die von Kilby entwickelt wurden.

Bibliographie: Kilby, J.S. "Semiconductor Solid Circuits, Electronics, 7th Aug. 1959"






Zu folgenden weiteren Firmen gibt es noch Beiträge in diesem Buch:
Plessey, RCA, Royal Radar Establishment, Westinghouse, Fairchild (ohne Abbildungen) und Merck, Sharp & Dohme (ebenfalls ohne Abb.).

MfG DR

This article was edited 17.Apr.08 15:39 by Dietmar Rudolph .

Pierre Antonelli
 
 
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17.Apr.08 22:33

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Guten Tag

da ist mir eine Schachtel in errinnerung gekommen die sehr weit hinten in meinem lager liegte, dort habe ich ca. 30 stk. von dieser IBM karten, seit jahren gelagert aber konnte mich nie so richtig davon trennen, sollte jemand interesse haben an Bildern, oder sogar an den Karten selbst, dann bitte bei mir melden. Da hier das Thema erste Integrierte Schaltungen erwähnt wird, frage ich mal nach ob vielleicht jemand Daten von den ersten Philips "circuit blocs" besitzt.

Mit freundlichen Grüssen, Pierre Antonelli

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Wolfgang Eckardt
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18.Apr.08 11:07

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Da es zur Vervollständigung des Themas passt,  möchte ich  nur auf die Arbeiten bei Hescho in Hermsdorf hinweisen, die auf ihre Weise IC als Dünnschicht-Hybrid-Schaltkreise entwickelten. 

Als Randinformation ist dieser gesamte Thread auch für "Radio-Sammler" sehr informativ. Danke.

Wolfgang Eckardt 

Günther Stabe
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12.Nov.10 16:34

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Da es sehr gut - auch wegen der Parallelen, u.a. in Post 1 und 6 - hierher passt:

Von unserem RMorg-Mitglied Dmitri Faguet aus Kiew erhielten wir in den letzten Tagen einige Fotos früher Halbleiter, Moduln und ICs, die ich hier vorstellen möchte.

Die Halbleiter-Entwicklung in der Sowjetunion war um 1955 soweit abgeschlossen, dass ab 1956 die Produktion für Technologie etc. anlaufen konnte; Beispiele für die ersten Transistoren sind p1, s2a (1956/1957) und p411. Dabei sind die Gehäuseformen (Outline) sehr interessant!

Moduln (2. Hälfte der 1960er-Jahre) auf der Basis von dünnem Trägermaterial, wobei meist ein Bauteil pro Ebene verwendet wurde, um danach - entsprechend geschichtet - an den Lötstellen aussen mit Draht verbunden zu werden (s. Bild 1) haben wir sehr ähnlich schon in diesem Thread in Post 1 (Mikromodul_1, Mikromodul_2, Quellen: Funkschau, Dennewitz) gesehen; dort wabenförmig, hier nun quadratisch.

Die erste kommerzielle Integrierte Schaltung (1969) soll 1MM6 (s. Bild 2) gewesen sein; dieses wurde auch an Radio-Hobbyisten verkauft.

Weitere ICs - vermutlich in gleicher Technik - sind im Bild 3 zu sehen, u.a. 1MD55; hier erinnert der Aufbau an die ersten IBM-Chips (s. Post 1: erste_ICs). Die Transistorsysteme wurden hier mit Golddraht an die entsprechenden Anschlusspunkte geführt.

Industrielle / digitale ICs  - ähnlich der in Post 6 beschriebenen - finden wir auf Bild 4; Dünnfilm-Hybride etc. (1974) sehen wir auf den Bild 5 und 6 (vergl. hierzu auch Post 8). 

G.S.

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Harald Giese
Harald Giese
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04.Jul.19 12:42

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Guten Tag Herr Antonelli,

mit 11 Jahren Verzögerung hier die Antwort auf Ihre Frage. Bei dem von Ihnen gezeigten Digitalen Baustein mit dem Aufdruck "B8 930 01  - 2.2N1" handelt es sich um ein zweifach N-Gatter mit jeweils 2 Eingängen.

Hier die entsprechenden Seiten aus dem "VALVO Handbuch Bausteine 1963".

(Zur besseren Lesbarkeit können die Abbildungen durch Anklicken vergrößert werden).

Weitere Auszüge aus diesem Handbuch finden sie in meinem Beitrag "Frühe Digitale Bausteine der Fa. VALVO".

Wie aus dem folgenden Dokument hervorgeht, war bei der Entwicklung dieser Bausteine nicht nur die Fa. VALVO envolviert, sondern auch das ebenfalls zur PHILIPS ELCOMA (Electronic Components and Materials) Gruppe gehörende Unternehmen MULLARD:

www electrojumble org/DATA/Mullard_Combi_Misc pdf

Zur Aktivierung des Links bitte die blanks durch Punkte ersetzen.

This article was edited 04.Jul.19 13:13 by Harald Giese .

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