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05.11.1982 - 

Experimente mit Logik-JCs zu je 5000 Schaltkreisen:

Neue Keramik-Chipträger mit Luftkühlung

MÜNCHEN- Luftkühlung ist bei der IBM prinzipiell nichts Neues. Aktuell ist jedoch daß selbst bei einer Integration, die deutlich über der der wassergekühlten 308X-Moduln liegt, jetzt von den IBM-Forschern offenbar die Luftkühlung favorisiert wird. CW-Mitarbeiter Egon Schmidt berichtet aus den IBM-Labors.

Es lag ganz unscheinbar in einer Pressemappe die einer Gruppe europäischer Wissenschaftsjournalisten kürzlich bei einem Besuch der IBM-General Technology Division in East Fishkill, New York, ausgehändigt wurde: das Photo eines Keramik-Chipträgers mit dicht an dicht gepackten Metallzäpfchen zur Wärmeableitung. Zäpfchen, die nach Auskunft eines IBM-Sprechers "eindeutig für Luftkühlung" vorgesehen sind.

Nun scheint das auf den ersten Blick eine kleine Sensation zu sein, hält man sich IBMs ungebrochenen Hang zur Wasserkühlung der hauseigenen Großrechner vor Augen (Stichwort: "Thermal Conduction Module" (TCM) der 308X-Serie). Doch erinnert man sich, daß die kleineren IBM-Rechner (die 43XX-Serie beispielsweise) ebenfalls ohne kühlende Wassermassen auskommen - und so mag es sein, daß das neu vorgestellte Experimentier-Modul nicht viel mehr als eine lineare Weiterentwicklung in diesem. Mittelklassebereich ist. Details jedoch machen stutzig.

Kleiner als ein Scheckheft

Das neue Kühlzäpfchen-Modul gestattet es laut IBM-Pressetext nämlich "alle Logik- und Speicherfunktionen eines 'powerful computer' im Brieftaschenformat unterzubringen" und präzisiert: Ein Logik- und ein Speicher-Chipträger zusammen (beide sind jeweils kleiner als ein Scheckheft) können die Rechen- und Speicherleistung einer 370-138 bieten." Ist den Entwicklern in East Fishkill damit mehr als bloß eine keramik- und kühltechnische Innovation gelungen?

Es scheint so zu sein. Denn die Kühlzäpfchen-Chipkeramik, berichtet "IBM ganz beiläufig, enthält im Falle des Prozessor-Moduls vier Chips mit insgesamt 20 000 Schaltkreisen sowie auf dem gleichen Keramikträger auch noch mehr als 600 000 Bit Speicherkapazitäten" Ein Speicher-Keramikträger wiederum soll für 36 Millionen Bit (mehr als 4 MB) gut sein, die in 144 Chips verteilt untergebracht werden.

Luftdichte Verpackung

Zu beachten ist bei dem Prozessor-Modul, daß jeder Chip 5000 Schaltkreise enthält. Das ist immerhin das Siebenfache jener bislang "nur" 704 Schaltkreise, die ein Chip im TCM-Modul eines 308X-Computers, IBMs derzeit modernstem Kind, zählt. Kein Wunder, daß Big Blue selber, wenn auch nur verschämt in einer Ecke der Bildunterschrift, von "the company's densest experimental chips" spricht.

Bei der luftgekühlten neuen Verpackung handelt es sich nach Art des Hauses wieder um eine Mehrlagen-Keramik mit nur noch neun Leitungsebenen, wobei alle das Keramikmodul verlassenden Leiterbahnen an einer Seite auf einer Steckerleiste enden: So kann man die Prozessor- mit der Speicher-Einheit leicht in herkömmlicher Zeitplatten-Steckbauweise verbinden (wahrscheinlich über eine Grundplatte, in die einzelne Moduln eingefügt werden).

Dichte Logik ausgenutzt

Während nun im bekannten TCM-Modul noch die Notwendigkeit bestand, die 3081er-Logik-Chips auf den acht unterschiedlichen Keramikträgern durch hunderte von Leitungen miteinander zu verbinden (wofür einfache Steckerleisten an einer Seite niemals ausgereicht hätten), nutzt das neue Modul die Vorteile der oben erwähnten 5000 Schaltkreis-Chips voll aus: Denn diese dicht gepackte Logik gestattet es, gleich alle

(138er-)Logikfunktionen auf ein und demselben Keramikträger unterzubringen und damit eine autonome Zentraleinheit auf die Beine zu stellen. Sie wird nur noch, mit wenigen Leitungen an den Speicher sowie die nötigen Ein-/Ausgabe-Geräte angeschlossen. Der zugehörende Speicher-Keramikträger besitzt zwecks maximaler Byte-Verdichtung keine Kühlzäpfchen, sondern trägt gleich auf beiden Seiten Speicherchips.

Wieso aber reichen plötzlich Kühlzäpfchen zur Abfuhr der CPU-Wärme, obwohl sie doch sogar "fern" den Chips, nämlich auf der anderen Seite der Keramik, angebracht sind? Zumal man gerade bei IBM bislang doch nie müde wurde zu betonen, gerade wenn man mit noch dichter gepackten Chips arbeite, werde die Wärmezufuhr zu einem immer schwierigeren Problem.

Bei den Chips, erläutert dazu die IBM, sind es weniger die internen Logik-Schaltkreise, die Wärme erzeugen, sondern in erster Linie die "Treiber"-Schaltungen, über die die Signale von Chip zu Chip laufen. Wenn nun mehr Logik als bisher auf einem Chip untergebracht werde, seien weniger Treiber notwendig und damit entstehe weniger Wärme.

Unklar ist noch, ob IBM nun eines fernen Tages eine 3081 beispielsweise auf einen Chip bringt und dann vom Rechenzentrum nur noch ein lindes Lüftchen weht. Möglicherweise aber bleibt die Kühlzäpfchentechnologie auf Rechner der unteren Leistungsklasse beschränkt. Im Großcomputerbereich scheinen die Weichen - wie Gespräche mit IBM-Forschern in Yorktown Heights suggerierten - eher auf frostige Josephson-Schaltkreise im Tiefsttemperaturbereich eingestellt zu sein.