LSI

L'intégration à grande échelle (LSI) désigne les puces semi-conductrices contenant entre 1 000 et 100 000 transistors sur une seule tranche de silicium. Le terme est apparu dans les années 1970 pour décrire une génération technologique distincte, se situant entre l'intégration à moyenne échelle (MSI) avec des centaines de transistors et l'intégration à très grande échelle (VLSI) avec des millions et plus. Une puce LSI pouvait mesurer de 5 à 10 millimètres de côté, avec des éléments internes de l'ordre de 5 à 10 micromètres.

La production LSI nécessitait la photolithographie avec des masques de complexité modérée et des pratiques de gestion du rendement qui sont devenues la norme dans l'industrie au milieu des années 1970. Les puces mémoire, en particulier la RAM dynamique (DRAM) et la mémoire morte programmable effaçable (EPROM), représentaient des applications LSI majeures. Les puces de calculatrices, les microprocesseurs 4 bits et les premiers 8 bits, ainsi que les réseaux logiques, entraient également dans cette catégorie. La fabrication de ces dispositifs exigeait des environnements plus propres que le travail MSI, mais ne nécessitait pas encore le vide ultra-poussé et le contrôle sub-micronique que le VLSI ultérieur a exigé.

La signification historique du LSI réside dans son rôle de première génération à réaliser un réel avantage de coût grâce à l'intégration en volume plutôt qu'à l'assemblage. Les transistors individuels ou même les boîtiers MSI pouvaient être remplacés par une seule puce LSI avec moins de connexions externes, une consommation d'énergie plus faible dans de nombreuses applications et une main-d'œuvre d'assemblage considérablement réduite. Ce changement a rendu l'électronique numérique abordable pour les biens de consommation : les montres numériques, les premiers jeux vidéo et les calculatrices de poche ont tous exploité l'économie LSI.

La fiabilité représentait le principal défi de fabrication pour le LSI. À mesure que la densité des transistors augmentait, la probabilité qu'un défaut se produise quelque part sur la puce augmentait fortement. Les rendements de fabrication restaient souvent inférieurs à 50 % au début de la production LSI. Les tests de tranche et les tests au niveau de la puce sont devenus des étapes critiques ; des procédures de rodage ont été mises en œuvre pour éliminer les défaillances précoces causées par des défauts de processus. Le cyclage thermique et le criblage par contrainte électrique ont aidé, bien que le contrôle statistique des processus et la conception pour la fabricabilité soient progressivement devenus plus importants que le criblage seul.

Aujourd'hui, le terme LSI n'est presque jamais appliqué aux dispositifs actuels. Les puces modernes contiennent des milliards de transistors et sont couramment appelées VLSI ou ULSI (intégration à ultra-grande échelle). Néanmoins, la densité d'intégration qui définissait le LSI est toujours présente dans de nombreux systèmes de contrôle embarqués et électroniques industriels qui ont été conçus il y a des décennies et restent en service. Comprendre les caractéristiques LSI, les conventions de disposition et le comportement thermique reste pertinent pour quiconque entretient ou fait de la rétro-ingénierie d'équipements plus anciens.