SSI

Small Scale Integration bezeichnet integrierte Schaltkreise mit zwischen 10 und 100 Transistoren auf einem einzelnen Chip. SSI-Bauelemente entstanden in den frühen 1960er Jahren als Brücke zwischen einzelnen Transistoren und Dioden auf der einen Seite und den dichteren Medium-Scale- und Large-Scale-Schaltkreisen auf der anderen Seite. Ein typischer SSI-Chip konnte eine Handvoll Logikgatter, einen Flip-Flop oder einen einfachen Operationsverstärker enthalten.

SSI-Schaltkreise beherbergten typischerweise grundlegende digitale Logikfunktionen: AND-, OR-, NAND- und NOR-Gatter; D-Flip-Flops; JK-Flip-Flops; einfache Zähler; oder analoge Bausteine wie Komparatoren und Pufferverstärker. Die 7400er Serie (TTL-Logik) und die 4000er Serie (CMOS-Logik) sind die Industriestandards, mit Chips wie dem 7402 mit vier NOR-Gattern oder dem 7404 mit sechs Invertern. Diese Bauelemente kamen in 14-poligen oder 16-poligen Dual-in-line-Gehäusen (DIPs) mit jeweils einer oder zwei grundlegenden Funktionen pro Chip.

Die praktische Begrenzung von SSI wurde schnell offensichtlich: Bereits der Aufbau moderat komplexer Systeme erforderte Dutzende Chips, kilometerlange Verdrahtung und erheblichen Platzbedarf auf der Leiterplatte. Ein einfacher 4-Bit-Zähler oder eine 8-Bit-Rechenanlage benötigten eine große Zahl einzelner SSI-Pakete. Leiterplattenlayouts wurden eng, die Lötzulasten nahmen dramatisch zu, und die Fehlersuche wurde vervielfacht schwieriger. Stromverbrauch und Wärmeerzeugung stiegen mit der Verbindungsdichte.

Warum SSI bestand und wo es noch heute anzutreffen ist

Trotz dieser Einschränkungen blieb SSI wertvoll wegen seiner Flexibilität und Reparierbarkeit. Der Austausch eines fehlerhaften 7404-Chips dauerte nur wenige Minuten; das Ersetzen eines fehlerhaften Bereichs eines monolithischen Mikroprozessors konnte bedeuten, dass die ganze Leiterplatte Schrott war. In den 1960er und 1970er Jahren, als MSI- und LSI-Ausbeuten unvorhersehbar und teuer waren, bot SSI einen zuverlässigen, verständlichen Weg zum Schaltungsentwurf. Ingenieure konnten Bauelemente handverlesen, Eigenschaften anpassen und Teile bei Bedarf austauschen.

Heute existiert SSI in erster Linie in Altsystemen und in Spezialzwecken, wo diskrete Steuerung und Einfachheit wichtiger sind als Dichte. Industrielle Schaltanlagen, Testausrüstung, Audieschaltkreise und einige Luft- und Raumfahrtanwendungen verwenden immer noch 7400er-Logikgatter zusammen mit modernen Mikrocontrollern. Die Kosten pro Chip sind auf wenige Cent gesunken, und die Lieferketten bleiben stabil, weil die Nachfrage zwar klein, aber vorhersehbar und konstant ist.