integración a escala media

La integración a escala media, o MSI, se refiere a una clase de circuitos integrados digitales que contienen aproximadamente de 100 a 1000 transistores por chip. Esta densidad ocupa un punto intermedio: es más grande y compleja que la integración a pequeña escala (SSI), que puede contener solo un puñado de puertas, pero más pequeña que la integración a gran escala (LSI) y las posteriores. Un dispositivo MSI típico proporciona de 10 a 100 puertas lógicas de función útil.

Los circuitos MSI surgieron a principios de la década de 1970 a medida que mejoraba la fabricación. Ejemplos comunes incluyen los chips TTL (lógica transistor-transistor) de la serie 7400: el 7400 en sí mismo empaqueta cuatro puertas NAND de 2 entradas; el 7447 es un decodificador BCD a siete segmentos; el 74138 es un decodificador de línea de 3 a 8. Estos fueron componentes fundamentales en equipos de prueba, sistemas de control de procesos y automatización industrial durante décadas.

Diseño y fabricación

El dado de silicio en un circuito MSI suele tener de 25 a 100 milímetros cuadrados. Los transistores en sí tienen varios micrómetros de ancho, y las interconexiones metálicas corren entre ellos en múltiples capas. El rendimiento era un problema real: los defectos en una sola capa podían arruinar lotes de producción enteros, por lo que los fabricantes invirtieron mucho en el control de procesos y las pruebas.

Un chip MSI generalmente viene en un DIP (encapsulado dual en línea) de 14, 16 o 24 pines, o en un equivalente de montaje superficial como SOIC. Los pines transportan energía, tierra, señales de entrada y señales de salida. La disipación de calor era manejable para la mayoría de los dispositivos MSI, típicamente menos de 500 mW por chip a un voltaje de operación estándar (5V para TTL, 3.3V para variantes CMOS posteriores).

Los usuarios industriales preferían MSI por su fiabilidad y facilidad de reparación. Un chip 7400 defectuoso podía ser zócalado y reemplazado en minutos. Debido a que la lógica era visible a nivel de puerta, la resolución de problemas con un osciloscopio o analizador lógico era sencilla. Un diseñador que construía una máquina de estados o un contador podía combinar seis o diez chips MSI en una PCB y entender exactamente lo que hacía cada uno.

MSI comenzó a desaparecer en la década de 1990 a medida que los microcontroladores y los dispositivos lógicos programables (CPLD, FPGA) se volvieron lo suficientemente económicos y eficientes en energía como para reemplazar la lógica de función fija. Hoy en día, los chips MSI todavía se fabrican para equipos heredados y diseños sensibles al costo donde una única matriz de puertas CMOS sería excesiva, pero ya no son una opción de diseño principal en la nueva electrónica industrial.