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Desarrollo de circuitos integrados de circuitos integrados

 Desarrollo de circuitos integrados de circuitos integrados


Con el CI básico ya existente, la siguiente etapa de la historia fue el desarrollo del circuito integrado.

Tenía que pasar de ser un experimento de laboratorio de alto costo disponible para algunas aplicaciones de nicho a uno en el que estuviera disponible a bajo costo y para todos los ámbitos de la electrónica.

El desarrollo del circuito integrado hasta su estado actual de uso generalizado llevó muchos años y mucho desarrollo.

Sin embargo, los costos disminuyeron gradualmente y el uso aumentó constantemente a medida que se desarrollaron más productos para aprovechar la tecnología de CI.

Desarrollo temprano

El progreso inicial en el desarrollo del CI no fue fácil. El alto costo indica las dificultades que se están encontrando. El rendimiento fue un problema importante. Solo se disponía de una cantidad limitada de precisión con los procesos disponibles en ese momento, y esto significaba que solo una pequeña proporción de los chips funcionaba correctamente. Cuanto más complicado sea el chip, menor será la posibilidad de que funcione. Incluso los circuitos con algunas decenas de componentes dieron rendimientos de aproximadamente solo el 10%.

La mayor parte del desarrollo de CI en la década de 1960 se dedicó a aumentar el rendimiento. Se reconoció que la clave del éxito en este campo residía en poder fabricar circuitos integrados de forma económica. Esto solo podría lograrse si el porcentaje de circuitos de trabajo en una oblea pudiera aumentarse significativamente.

La mayor parte del desarrollo y los avances se realizaron en Estados Unidos debido a la cantidad de dinero disponible para la investigación espacial.

A pesar de esto, otros países lograron una serie de avances significativos. Europa estaba bien en el campo. En el Reino Unido, Plessey había realizado una gran cantidad de trabajo preparatorio para el Royal Radar Establishment. Otras empresas como Ferranti, Standard Telephones and Cables (S.T.C.) y Mullard (ahora parte de Philips, que a su vez ha cambiado a NXP) se unieron al club IC. Otros países de Europa vieron un interés similar en estos nuevos dispositivos.

Japón, que se está convirtiendo rápidamente en una fuerza muy importante en la economía mundial, vio la importancia de la tecnología de semiconductores. En la mayoría de las áreas de investigación, desde los primeros transistores de producción hasta la tecnología IC en sí, estaban solo unos dos años por detrás de los EE. UU. Una de las primeras empresas japonesas en producir IC fue Nippon Electric Company, NEC, que lanzó sus primeros productos al mercado en 1965.

Al darse cuenta de la gran cantidad de investigación que se necesitaría para ganar un liderazgo mundial, cinco de los mayores fabricantes japoneses de circuitos integrados cooperaron en una empresa de investigación conjunta con el gobierno en 1975. Este esquema pagó enormes dividendos colocando a algunas de estas empresas en la cima de las tablas de ventas de CI.

Desarrollo de nuevas tecnologías de CI

Todo el trabajo inicial sobre tecnología de CI se había realizado utilizando tecnología bipolar. Muy pronto se descubrió que la disipación de calor era el factor más importante que limitaba el desarrollo del tamaño y la complejidad de los circuitos integrados. Con la cantidad de componentes en un circuito integrado que se empaqueta en un área muy pequeña, los problemas de calor eran muchos órdenes de magnitud peores que si el circuito se hubiera construido utilizando componentes discretos.

Inicialmente, el trabajo se concentró en encontrar formas más eficientes de eliminar el calor, pero esto solo tuvo un éxito limitado. Pronto se hizo evidente que se necesitaba un enfoque más revolucionario para que los niveles de integración aumentaran.

La respuesta al camino a seguir para el desarrollo de circuitos integrados llegó en forma de una nueva tecnología de transistores. Fabricado por primera vez en 1963, el transistor de efecto de campo tenía grandes ventajas, ya que la puerta prácticamente no consumía corriente. Además, el canal tenía una resistencia de "encendido" relativamente baja y una resistencia de "apagado" alta. Esto lo hizo ideal para aplicaciones digitales donde el consumo de corriente podría reducirse en muchos órdenes de magnitud.

Texas Instruments volvió a liderar el camino y fue la primera empresa en lanzar un dispositivo MOS al mercado en 1966. Su primer dispositivo fue un convertidor de binario a decimal, pero muchos otros le siguieron poco después.

Más niveles de integración

Como la tecnología MOS había superado en gran medida el problema de la disipación de calor, quedaba abierto el camino para el desarrollo de niveles mucho más altos de integración.

El progreso en esta área del desarrollo de circuitos integrados fue muy rápido. Solo un año después de que Texas lanzara su primer dispositivo, Fairchild tomó la iniciativa al fabricar un dispositivo con más de mil transistores. El chip era una RAM de 256 bits y fue el primer gran intento de conquistar el dominio de la memoria de núcleo magnético que se usaba en las computadoras en ese momento.

Si bien fue un hito en la tecnología de semiconductores, el dispositivo no fue un éxito comercial. El chip era aproximadamente el doble de caro que la memoria central tradicional y no se vendió. Sin embargo, mostró el camino hacia el progreso de la tecnología de semiconductores. Solo cuando se lanzaron las RAM de 1 kbit, los dispositivos semiconductores comenzaron a mostrar una ventaja.

A medida que avanzaba la década de 1970, la tecnología MOS se convirtió en el formato dominante para los circuitos integrados. Aunque los circuitos integrados lineales estaban ganando popularidad y se introdujeron chips como el famoso amplificador operacional 741, fue la tecnología MOS la que dominó el mercado. Los niveles de integración continuaron aumentando y nuevas ideas comenzaron a desarrollarse en la mente de los diseñadores de circuitos integrados.

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