LSI

La integración a gran escala (LSI) se refiere a los chips semiconductores que contienen entre 1,000 y 100,000 transistores en un solo dado de silicio. El término surgió en la década de 1970 para describir una generación tecnológica distinta, situada entre la integración a escala media (MSI) con cientos de transistores y la integración a muy gran escala (VLSI) con millones y más. Un chip LSI podría medir de 5 a 10 milímetros por lado, con características internas en el rango de 5 a 10 micrómetros.

La producción de LSI requiere fotolitografía con máscaras de complejidad moderada y prácticas de gestión de rendimiento que se estandarizaron en la industria a mediados de la década de 1970. Los chips de memoria, particularmente la RAM dinámica (DRAM) y la memoria de solo lectura programable borrable (EPROM), representaron las principales aplicaciones de LSI. Los chips de calculadora, los microprocesadores en el rango de 4 bits y los primeros de 8 bits, y las matrices lógicas también entraron en esta categoría. La fabricación de estos dispositivos exigía entornos más limpios que el trabajo con MSI, pero aún no requería el ultra-alto vacío y el control submicrónico que exigía la VLSI posterior.

La importancia histórica de LSI radicó en su papel como la primera generación en lograr una ventaja de costo real a través de la integración de volumen en lugar del ensamblaje. Los transistores individuales o incluso los paquetes MSI podrían ser reemplazados por un solo chip LSI con menos conexiones externas, menor consumo de energía en muchas aplicaciones y una mano de obra de ensamblaje drásticamente reducida. Este cambio hizo que la electrónica digital fuera asequible para los bienes de consumo: los relojes digitales, los primeros videojuegos y las calculadoras de bolsillo explotaron la economía de LSI.

La fiabilidad presentó el principal desafío de fabricación para LSI. A medida que aumentaba la densidad de transistores, la probabilidad de que ocurriera un defecto en algún lugar del dado aumentaba drásticamente. Los rendimientos de fabricación a menudo se mantuvieron por debajo del 50 por ciento en la producción temprana de LSI. Las pruebas de oblea y las pruebas a nivel de dado se convirtieron en pasos críticos; se implementaron procedimientos de quemado para eliminar fallas tempranas causadas por defectos de proceso. El ciclo de temperatura y las pruebas de estrés eléctrico ayudaron, aunque el control estadístico de procesos y el diseño para la fabricabilidad se volvieron gradualmente más importantes que solo las pruebas.

Hoy en día, el término LSI casi nunca se aplica a los dispositivos actuales. Los chips modernos contienen miles de millones de transistores y se denominan rutinariamente VLSI o integración a ultra gran escala (ULSI). No obstante, la densidad de integración que definió a LSI todavía está presente en muchos sistemas de control integrados y electrónica industrial que se diseñaron hace décadas y permanecen en servicio. Comprender las características de LSI, las convenciones de diseño y el comportamiento térmico sigue siendo relevante para cualquiera que mantenga o realice ingeniería inversa de equipos antiguos.