VAX 9000 (modulo multichip della CPU)

Modulo multichip proveniente dalla CPU di un DEC VAX 9000 raffreddato ad aria ("Aridus"), 1990. Il VAX 9000, introdotto nel 1989, rappresentava il tentativo (infruttuoso) da parte della DEC di entrare nel mercato dei supercomputer e dei grandi mainframe dominato all'epoca dall'IBM. L'architettura di sistema era basata su quella della famiglia VAX 8000 e prevedeva la possibilità di avere un massimo di 4 CPU per sistema, interconnesse tramite un apposito switch crossbar. Ciascuna CPU era a sua volta formata da 13 moduli multichip simili a questo, contenenti ciascuno da 5 a 9 gate array VLSI ECL di tipo macrocell, fabbricati con la tecnologia MOSAIC-III di Motorola e progettati con l'aiuto di uno specifico software di sintesi logica dotato di una semplice intelligenza artificiale. Le CPU del VAX 9000, ognuna formata dall'equivalente di circa 700.000 porte logiche elementari, funzionavano a 62,5 MHz con un ciclo di clock di 16 nanosecondi. Alle CPU era accoppiata un'unità vettoriale, detta V-box, capace di una prestazione massima teorica di circa 125 MFLOPS ed a sua volta formata da 3 moduli multichip contenenti in tutto 25 integrati VLSI dello stesso tipo di quelli utilizzati nelle CPU scalari (anche note come S-box). Il tutto poteva essere raffreddato ad aria, nei modelli chiamati "Aridus", oppure ad acqua (modelli "Aquarius"). Il VAX 9000 ebbe scarsissimo successo commerciale e soffrì la concorrenza della più economica e facilmente configurabile famiglia 6000: DEC ne vendette complessivamente circa 50 esemplari, in gran parte ad enti governativi ed istituti di ricerca negli Stati Uniti ed in pochi altri Paesi. Non sono certo che ne sia mai arrivato uni in Italia. Ad oggi non ne è sopravvissuto nessun esemplare completo. Moduli delle S-box e V-box compaiono di tanto in tanto su Ebay ed altri siti e si tratta in genere di parti di ricambio mai utilizzate, proprio come quello che fa parte della mia collezione. In 10 anni è soltanto il secondo modulo integro che trovo in vendita su Ebay. A dispetto delle dimensioni non molto grandi pesa circa 1,5 Kg per via della struttura in lega di Alluminio necessaria a dissipare il calore prodotto durante il funzionamento. Le misure ricordano quelle dei moduli TCM impiegati nei mainframe IBM System/390.

L'altro lato del modulo, che poi nella macchina montata era quello che si aveva di fronte quando si accedeva alla CPU, con il dissipatore di calore specifico per il raffreddamento ad aria.

Vista laterale che mostra le interconnessioni di segnale, realizzate su circuito stampato flessibile, e di alimentazione (il connettore nero in primo piano). All'estrema destra in basso la data di fabbricazione, Dicembre 1990.

Vedi: http://bitsavers.informatik.uni-stuttgart.de/pdf/dec/vax/9000/EK-KA90S-TD-001_VAX_9000_System_Technical_Description_May90.pdf

Vista ravvicinata che mostra più chiaramente gli integrati a montaggio superficiale, il substrato a più livelli del modulo multichip ed il circuito stampato flessibile ad alta densità sul quale si trovano i punti di interconnessione con il backplane. In alto al centro è visibile il logo della DEC. Il chip più piccolo in posizione centrale ha funzioni di routing dei segnali tra gli altri chip che compongono il modulo e tra questi ultimi e gli altri moduli della CPU. "The CPU was implemented with 13 of these MCU's; each MCU contains a number of Motorola ECL macrocell arrays; the optional vector processor occupied 3 more MCA's. All 16 MCU's plugged into a 4 x 4 MCU planar module, measuring 63.5cm (25") on each side. The macro-cell arrays are put on a High-Density Signal Carrier (HDSC), built using wafer-fab technology, and consisting of 9 copper layers (4 power, 5 signal), separated by thin polyimide layers, and laminated onto a copper/nickel baseplate."

"The HDSC is a 8-layer copper and polyimide flex circuit designed to provide short, impedance controlled paths for signals going between chips. [...] Rather than producing them as traditional circuit boards [...] HDSCs were actually manufactured in a semiconductor (“wafer fab”) process. It began with a 6″ semiconductor-wafer shaped piece of aluminum, which was spin-coated with kapton, using the type of machine that normally coats semiconductor wafers with etch resist. The copper layers were added by the same photolithographic techniques used to make metal layers on semiconductor wafers (sputtering and selective etching), but then electroplated to achieve the desired copper thickness. This process was repeated to produce a total of four copper layers. This four-layer “signal core” is laminated to a separately built “power core,” to produce the full sandwich with 8 copper layers.[...] The copper traces on these HDSCs were 18 microns wide with 75 micron minimum pitch — equivalent to 0.7 mil trace width and 3 mil pitch." (da: https://www.evilmadscientist.com/2013/may-ware-winne/)

Pagina dedicata al VAX 9000: https://vaxbarn.com/index.php/feat/8-collection/394%20-dec-vax9000, con immagini di un modulo multichip e suoi dettagli costruttivi.

Un altro esemplare di modulo multichip: https://nedbatchelder.com/blog/201010/what_is_this_thing.html (immagini dettagliate dei chip e del substrato).

Anche: https://www.computerhistory.org/collections/catalog/102729302.

Anche: https://www.evilmadscientist.com/2013/may-ware-winne/; https://www.evilmadscientist.com/2013/may-ware/.

Numero della rivista Digital Technical Journal dedicato al VAX 9000 (1990).

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