Micro Systèmes n°23 mai/jun 1982
Micro Systèmes n°23 mai/jun 1982
  • Prix facial : 18 F

  • Parution : n°23 de mai/jun 1982

  • Périodicité : mensuel

  • Editeur : Société Parisienne d'Edition

  • Format : (213 x 271) mm

  • Nombre de pages : 246

  • Taille du fichier PDF : 185 Mo

  • Dans ce numéro : Synthé... une nouvelle machine qui parle et qui chante.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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Les circuits personnalisés  : une alternative au microprocesseur i ; LIAF W 11114.3.11E 12.2_,ti, C4r Zirârt.i."r. oaiesly BK'Zr Zr,.Z. g Zr MFZr 7. ZIIMI ; M r-21r: ; le mirararire-a-Kit WU Ensi l Microphotographie du réseau prédiffusé SA 1200. (Doc. RTC.) Le développement spectaculaire des microprocesseurs au cours des 10 dernières années, a fait oublier que ces circuits ne sont qu'une solution parmi d'autres pour la conception de systèmes électroniques. Ce sont ces alternatives au microprocesseur que nous allons évoquer ici. Les solutions traditionnelles et leurs limites Dans les années 70, avec l'apparition des technologies LSI *, les circuits intégrés sont devenus de plus en plus performants, mais aussi de plus en plus spécialisés et donc destinés à un seul usage  : calculatrices, montres, jeux électroniques. Cette spécialisation extrême est la conséquence de l'intégration  : plus un circuit contient d'éléments, plus il est confiné à un type d'application. Le micropro- cesseur est né de la volonté de « banaliser » les circuits à haute intégration. Au lieu de développer un composant propre à chaque application, l'idée suivante surgit (par accident...)  : concevoir un circuit universel dont le fonctionnement serait commandé par une séquence d'instructions, par un programme... Le développement de microprocesseurs toujours plus performants, n'a toutefois pas fait disparaître les circuits intégrés « spécialisés »  : un équilibre s'est instauré, car chaque solution a son domaine propre d'applications. Les avantages du microprocesseur peuvent, en première approximation, se résumer à deux choses  : le faible coût du matériel mis en oeuvre (le prix moyen d'un microprocesseur avoisine 50 F) et sa souplesse de fonctionnement (pour changer de fonction, il suffit de changer de programme). Cependant, le microprocesseur n'est pas la solution « miracle ». Sa lenteur de fonctionnement est 140 — MICRO-SYSTEMES Mai-Juin 1982
Les circuits personnalisés  : Une alternative au microprocesseur quelquefois un handicap par rapport à la solution « câblée » spécifique. D'autre part, un certain nombre de circuits annexes sont indispensables (RAM, ROM, coupleurs d'entrées/sorties...). Mais surtout, le coût de développeMent du logiciel compense largement celui du matériel... Le microprocesseur se prêtera donc bien aux applications de logique combinatoire, ou de logique séquentielle simple. Le « custom design » Par opposition, les circuits intégrés « à la demande » (custom design) sont très rapides (il s'agit de dispositifs conçus spécifiquement pour l'application envisagée) et très compacts, car l'intégration est poussée à l'extrême, tous les éléments étant regroupés en un seul boîtier. Ils présentent, toutefois, deux principaux inconvénients qui en restreignent l'usage  : un temps de développement important (entre la conception et la phase industrielle, il faut compter au moins un an) et un coût très élevé se mesurant en millions de francs. Leur amortissement implique donc une fabrication en grande série, c'est-à-dire d'au moins cent mille exemplaires. Il existe donc une gamme d'applications qui ne sont résolues par aucune des deux solutions précédentes. Citons quelques cas qui ne sont pas forcément les seuls  : • série limitée de circuits fonctionnant à grande vitesse,• miniaturisation à un coût restreint,• circuits spécialisés destinés à évoluer ou devant être développés très rapidement,• etc. Un compromis intéressant  : les circuits « prédiffusés » et « précaractérisés » Depuis quelques années, les fabricants de semi-conducteurs ont créé des produits intermédiaires entre les microprocesseurs et les circuits à la demande. Ces nouveaux produits se classent en deux catégories  : les « prédiffusés » et les « précaractérisés ». L'idée fondamentale de ces deux familles est simple. Lors du développement d'un circuit intégré, c'est la conception des masques qui réclame le plus de temps et coûte le plus. Pour diminuer le temps de développement et, par conséquent, le prix de revient, il faut minimiser la phase de la conception des masques. Les circuits obtenus par les deux procédés cités présentent dans de nombreux cas un compromis intéressant pour l'utilisateur industriel. Ces composants fonctionnent en logique câblée, et leur vitesse peut donc être supérieure à celle d'un microprocesseur, sans atteindre toutefois celle des circuits intégrés à la demande, spécialement optimisés de ce point de vue. Le temps de développement, relativement court, varie de quelques semaines à quelques mois. L'investissement se mesure généralement en dizaines de milliers de francs et peut donc être supporté par une PME. Mais, surtout, un circuit intégré est difficilement reproductible, tandis qu'une mémoire ROM l'est aisément  : ceci est un avantage évitant les plagiats de la concurrence... Du SSI au MSI  : les circuits « prédiffusés » Les circuits « prédiffusés », appelés U.L.A. (Uncommited Logic Arrays), sont des circuits sur lesquels de nombreuses cellules de base ont été réalisées, mais non interconnectées. La personnalisation du circuit, en fonction des souhaits du client, est exécutée lors du dernier masquage, qui crée les liaisons entre les cellules élémentaires. Le nombre de masques à concevoir est ainsi réduit au minimum. Toutes les technologies des familles logiques standard peuvent être utilisées pour la fabrication de circuits U.L.A. (TTL, Shottky, I2L, ECL,C.MOS). La technologie employée détermine la nature des cellules élémentaires  : porte NAND en TTL, porte NOR/OR en ECL... Le principe même des circuits « prédiffusés » limite l'utilisation possible de la « puce » à 80% environ  : les circuits de ce type se prêtent donc au remplacement de composants SSI et MSI. La plupart des fabricants de semi-conducteurs en proposent désormais, et l'on dénombre actuellement une vingtaine de fournisseurs. La rentabilité de cette méthode est assurée entre 1000 et 50 000 exemplaires, avec un investissement minimal de l'ordre de 50 000 F. Le temps de développement se mesure généralement en semaines. Du MSI au LSI  : les circuits « précaractérisés » Les circuits « précaractérisés » sont des circuits « sur mesure » obtenus par combinaison de masques standards disponibles chez le fabricant. Ces masques correspondent généralement aux fonctions suivantes  : additionneur/soustracteur, compteur, décodeur/démultiplexeur, etc. Avec ce procédé, la conception se réduit à l'assemblage de différents masques. Les technologies utilisables sont les mêmes que pour les circuits « prédiffusés ». Cette méthode de fabrication permet une utilisation plus rationnelle de la « puce », dont la surface peut être exploitée jusqu'à 90% environ  : on peut ainsi intégrer des circuits LSI. Jusqu'à présent, seuls quelques fabricants proposent ce type de circuits (Plessey, Hughes, RCA et Valvo Signetics). La supériorité technique de cette solution se ressent au niveau des coûts et du temps de développement, tous deux plus élevés. L'étude d'un circuit « précaractérisé » coûte de 80 000 à 150 000 F selon sa complexité. Il faut compter environ 6 mois entre la conception du schéma et sa fabrication industrielle. L'usage de circuits « précaractérisés » se justifie donc pour les intégrations à moyennes et à grandes échelles. Mai-Juin 1982 MICRO-SYSTEMES — 141



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