Circuíto integrado

Circuítos integrados de memoria cunha fiestra de cristal de cuarzo que posibilita o seu borrado mediante radiación ultravioleta.

Un circuíto integrado (CI), tamén coñecido como chip ou microchip, é unha pastilla pequena de material semicondutor, dalgúns milímetros cadrados de área, sobre a que se fabrican circuítos electrónicos xeralmente mediante fotolitografía e que está protexida dentro dun encapsulado de plástico ou cerámica. O encapsulado posúe condutores metálicos apropiados para facer conexión entre a pastilla e un circuíto impreso.

Introdución

Geoffrey Dummer nos anos 1950.

En abril de 1949, o enxeñeiro alemán Werner Jacobi (Siemens AG) completa a primeira solicitude de patente para circuítos integrados con dispositivos amplificadores de semicondutores. Jacobi realizou unha típica aplicación industrial para a súa patente, a cal non foi rexistrada.

Máis tarde, a integración de circuítos foi conceptualizada polo científico de radares Geoffrey W.A. Dummer (1909-2002), que estaba traballando para a Royal Radar Establishment do Ministerio de Defensa Británico, a finais da década de 1940 e principios da década de 1950.

O primeiro circuíto integrado foi desenvolvido en 1959 polo enxeñeiro Jack Kilby (1923-2005) poucos meses logo de ser contratado pola firma Texas Instruments. Tratábase dun dispositivo de xermanio que integraba seis transistores nunha mesma base semicondutora para formar un oscilador de rotación de fase.

No ano 2000 Kilby foi galardoado co Premio Nobel de Física pola enorme contribución do seu invento ao desenvolvemento da tecnoloxía.

Ao mesmo tempo que Jack Kilby, pero de forma independente, Robert Noyce desenvolveu o seu propio circuíto integrado, que patentou uns seis meses despois. Ademais resolveu algúns problemas prácticos que posuía o circuíto de Kilby, como o da interconexión de todos os compoñentes; ao simplificar a esctructura do chip mediante a adición do metal nunha capa final e a eliminación dalgunhas das conexións, o circuíto integrado fíxose máis adecuado para a produción en masa. Ademais de ser un dos pioneiros do circuíto integrado, Robert Noyce tamén foi un dos co-fundadores de Intel, un dos maiores fabricantes de circuítos integrados do mundo.

Os circuítos integrados atópanse en todos os aparellos electrónicos modernos, como automóbiles, televisores, reprodutores de CD, reprodutores de MP3, teléfonos móbiles, computadoras, etc.

O desenvolvemento dos circuítos integrados foi posible grazas a descubrimentos experimentais que demostraron que os semiconductores poden realizar algunhas das funcións das válvulas de baleiro.

A integración de grandes cantidades de diminutos transistores en pequenos chips foi un enorme avance sobre a ensamblaxe manual dos tubos de baleiro (válvulas) e na fabricación de circuítos electrónicos utilizando compoñentes discretos.

A capacidade de produción masiva de circuítos integrados, a súa confiabilidade e a facilidade de agregarlles complexidade, levou á súa estandarización, substituíndo deseños que utilizaban transistores discretos, e que pronto deixaron obsoletas ás válvulas ou tubos de baleiro.

Son tres as vantaxes máis importantes que teñen os circuítos integrados sobre os circuítos electrónicos construídos con compoñentes discretos: o seu menor custo; a súa maior eficiencia enerxética e o seu reducido tamaño. O baixo custo é debido a que os CI son fabricados sendo impresos como unha soa peza por fotolitografía a partir dunha oblea, xeralmente de silicio, permitindo a produción en cadea de grandes cantidades, cunha moi baixa taxa de defectos. A elevada eficiencia débese a que, dada a miniaturización de todos os seus compoñentes, o consumo de enerxía é considerablemente menor, a iguais condicións de funcionamento que un homólogo fabricado con compoñentes discretos. Finalmente, o máis notable atributo, é o seu reducido tamaño en relación aos circuítos discretos; para ilustrar isto: un circuíto integrado pode conter desde miles ata varios millóns de transistores nuns poucos centímetros cadrados.

Avances nos circuítos integrados

Os avances que fixeron posible o circuíto integrado foron, fundamentalmente, os desenvolvementos na fabricación de dispositivos semiconductores a mediados do século XX e os descubrimentos experimentais que mostraron que estes dispositivos podían substituír as funcións das válvulas ou tubos de baleiro, que se volveron rapidamente obsoletos ao non poder competir co pequeno tamaño, o consumo de enerxía moderado, os tempos de conmutación mínimos, a confiabilidade, a capacidade de produción en masa e a versatilidade dos CI.

Entre os circuítos integrados máis complexos e avanzados atópanse os microprocesadores, que controlan numerosos aparellos, desde computadoras ata teléfonos móbiles e fornos microondas. Os chips de memorias dixitais son outra familia de circuítos integrados, de importancia crucial para a moderna sociedade da información. Mentres que o custo de deseñar e desenvolver un circuíto integrado complexo é bastante alto, cando se reparte entre millóns de unidades de produción, o custo individual dos Cis polo xeral redúcese ao mínimo. A eficiencia dos CI é alta debido a que o pequeno tamaño dos chips permite curtas conexións que posibilitan a utilización de lóxica de baixo consumo (como é o caso de CMOS), e con altas velocidades de conmutación.

Véxase tamén

Outros artigos

• Transistor
• A inserción de circuítos integrados en etiquetas
• Complementary metal oxide semiconductor
• Transistor de unión bipolar

Ligazóns externas

• Documentación sobre Jack Kilby e o seu descubrimento no sitio web da empresa Texas Instruments (en inglés)