intégration à moyenne échelle

L'intégration à moyenne échelle, ou MSI, désigne une classe de circuits intégrés numériques qui contiennent environ 100 à 1 000 transistors par puce. Cette densité occupe un juste milieu : plus grande et plus complexe que l'intégration à petite échelle (SSI), qui ne peut contenir qu'une poignée de portes, mais plus petite que l'intégration à grande échelle (LSI) et au-delà. Un dispositif MSI typique fournit 10 à 100 portes logiques de fonction utile.

Les circuits MSI sont apparus au début des années 1970 à mesure que la fabrication s'améliorait. Les exemples courants incluent les puces TTL (logique transistor-transistor) de la série 7400 : la 7400 elle-même contient quatre portes NAND à 2 entrées ; la 7447 est un décodeur BCD vers sept segments ; la 74138 est un décodeur de ligne 3 vers 8. Ce furent des composants essentiels dans les équipements de test, les systèmes de contrôle de processus et l'automatisation industrielle pendant des décennies.

Conception et fabrication

La puce de silicium dans un circuit MSI mesure généralement de 25 à 100 millimètres carrés. Les transistors eux-mêmes ont plusieurs micromètres de large, et les interconnexions métalliques circulent entre eux en plusieurs couches. Le rendement était un réel problème : les défauts dans une seule couche pouvaient anéantir des lots de production entiers, de sorte que les fabricants ont investi massivement dans le contrôle des processus et les tests.

Une puce MSI est généralement livrée dans un boîtier DIP (dual in-line package) à 14, 16 ou 24 broches, ou dans un équivalent à montage en surface comme le SOIC. Les broches transportent l'alimentation, la masse, les signaux d'entrée et les signaux de sortie. La dissipation thermique était gérable pour la plupart des dispositifs MSI, généralement inférieure à 500 mW par puce à la tension de fonctionnement standard (5V pour TTL, 3,3V pour les variantes CMOS ultérieures).

Les utilisateurs industriels ont préféré les MSI pour leur fiabilité et leur réparabilité. Une puce 7400 défectueuse pouvait être enfichée et remplacée en quelques minutes. Comme la logique était visible au niveau de la porte, le dépannage avec un oscilloscope ou un analyseur logique était simple. Un concepteur construisant une machine d'état ou un compteur pouvait combiner six ou dix puces MSI sur un PCB et comprendre exactement ce que chacune faisait.

Les MSI ont commencé à disparaître dans les années 1990, car les microcontrôleurs et les dispositifs logiques programmables (CPLD, FPGA) sont devenus suffisamment bon marché et économes en énergie pour remplacer la logique à fonction fixe. Aujourd'hui, les puces MSI sont toujours fabriquées pour les équipements existants et les conceptions sensibles aux coûts où un seul réseau de portes CMOS serait excessif, mais elles ne sont plus un choix de conception principal dans les nouvelles électroniques industrielles.