Circuitos integrados, historia y todos sus tipos

Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una estructura de pequeñas dimensiones de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicosgeneralmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre el CI y un circuito impreso.

Historia

En abril de 1949, el ingeniero alemán Werner Jacobi¹ (Siemens AG) completa la primera solicitud de patente para circuitos integrados con dispositivos amplificadores de semiconductores. Jacobi realizó una típica aplicación industrial para su patente, la cual no fue registrada.

Más tarde, la integración de circuitos fue conceptualizada por el científico de radares Geoffrey Dummer (1909-2002), que estaba trabajando para la Royal Radar Establishment del Ministerio de Defensa Británico, a finales de la década de 1940 y principios de la década de 1950.

El primer circuito integrado fue desarrollado en 1959 por el ingeniero Jack S. Kilby¹ (1923-2005) pocos meses después de haber sido contratado por la firma Texas Instruments. Se trataba de un dispositivo de germanio que integraba seis transistores en una misma base semiconductora para formar un oscilador de rotación de fase.

En el año 1990 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física por la enorme contribución de su invento al desarrollo de latecnología.²

Robert Noyce desarrolló su propio circuito integrado, que patentó unos seis meses después. Además resolvió algunos problemas prácticos que poseía el circuito de Kilby, como el de la interconexión de todos los componentes; al simplificar la estructura del chip mediante la adición de metal en una capa final y la eliminación de algunas de las conexiones, el circuito integrado se hizo más adecuado para su producción en masa. Además de ser uno de los pioneros del circuito integrado, Robert Noyce también fue uno de los co-fundadores de Intel Corporation, uno de los mayores fabricantes de circuitos integrados del mundo.³

Tipos

Existen al menos tres tipos de circuitos integrados:

• Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.
• Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistencias precisas.
• Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Las resistencias se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en módulos de radio frecuencia(RF), fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil, etc.

• Clasificación[editar]

  Atendiendo al nivel de integración -número de componentes- los circuitos integrados se pueden clasificar en:
  • SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistores
  • MSI (Medium Scale Integration) medio: 101 a 1.000 transistores
  • LSI (Large Scale Integration) grande: 1.001 a 10.000 transistores
  • VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10.001 a 100.000 transistores
  • ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: 100.001 a 1.000.000 transistores
  • GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: más de un millón de transistores
  En cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:

  Circuitos integrados analógicos.

  Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta circuitos completos y funcionales, como amplificadores, osciladores o inclusoreceptores de radio completos.

  Circuitos integrados digitales.

  Pueden ser desde básicas puertas lógicas (AND, OR, NOT) hasta los más complicados microprocesadores o microcontroladores.

  Algunos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un sistema mayor y más complejo.
  En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido, de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto a los antiguos circuitos, además de un montaje más eficaz y rápido.