Circuitos integrados
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Circuitos integrados Circuitos integrados Document Transcript

  • CIRCUITOS INTEGRADOSUn circuito integrado (CI) es una pastilla o chip muy delgado en el que seencuentran miles o millones de dispositivos electrónicos interconectados,principalmente diodos y transistores, aunque también componentes pasivos comoresistencias o condensadores. Su área puede ser de 1 cm2 o incluso inferior. Eldesarrollo de los circuitos integrados fue posible gracias a descubrimientosexperimentales que demostraron que los semiconductores pueden realizaralgunas de las funciones de las válvulas de vacío.Entre los circuitos integrados más complejos y avanzados se encuentranlos microprocesadores, que controlan numerosos aparatos, desde computadorashasta teléfonos móviles y hornos microondas. Los chips de memorias digitales sonotra familia de circuitos integrados, de importancia crucial para la modernasociedad de la información.El primer CI fue desarrollado en 1958 por el ingeniero Jack Kilby justo mesesdespués de haber sido contratado por la firma Texas Instruments. Se trataba deun dispositivo de germanio que integraba seis transistores en una misma basesemiconductora para formar un oscilador de rotación de fase.En el año 2000 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de Física por lacontribución de su invento al desarrollo de la tecnología de la información.ventajasPresentan muchas ventajas asociadas a la reducción de sus dimensiones (menorpeso y longitud de conexiones, mayor velocidad de respuesta, menor número decomponentes auxiliares, bajo precio y consumo de energíaIncovenientesEn caso de deterioro se ha de sustituir completamente el circuito integrado, ya quepor la complejidad y tamaño de los componentes se hace inviable su reparación.TiposExisten 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. 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.ClasificaciónAtendiendo al nivel de integración -número de componentes- los circuitos integrados se puedenclasificar 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 transistoresEn cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dosgrandes 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.Limitaciones de los circuitos integradosExisten ciertos límites físicos y económicos al desarrollo de los circuitos integrados. Básicamente,son barreras que se van alejando al mejorar la tecnología, pero no desaparecen. Las principalesson:
  • Disipación de potenciaLos circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de componentes integrados en unvolumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta potencia, también crecen,calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivoCapacidades y autoinducciones parásitasEste efecto se refiere principalmente a las conexiones eléctricas entre el chip, la cápsula y elcircuito donde va montada, limitando su frecuencia de funcionamiento. Con pastillas más pequeñasse reduce la capacidad y la autoinducción de ellas.Densidad de integraciónDurante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se van acumulando los defectos, demodo que cierto número de componentes del circuito final no funcionan correctamente. Cuando elchip integra un número mayor de componentes, estos componentes defectuosos disminuyen laproporción de chips funcionales. Es por ello que en circuitos de memorias, por ejemplo, dondeexisten millones de transistores, se fabrican más de los necesarios, de manera que se puede variarla interconexión final para obtener la organización especificada.Creaciónresumiéndolo mucho podríamos decir que se elaboran de la siguiente manera: • Exposición. Se expone un capa de dióxido de silicio al calor y a determinados gases para lograr que crezca y obtener una lámina u oblea de silicio tan fina que es imperceptible al ojo humano. • Fotolitografía. Se aplica luz ultravioleta sobre la oblea a través de una plantilla. El dibujo de dióxido de silicio resultante se fija con productos químicos. Un procesador consta de varias de estas capas, cada una con una plantilla distinta y cada una más fina que la anterior. • Implantación de iones. La oblea es bombardeada con iones para alterar la forma en la que el silicio conduce la electricidad en esas zonas. • División. En cada oblea se han creado miles de micros. Una vez el trazado de su circuito ha sido comprobado, se cortan individualmente con una sierra de diamante. Empaquetado. La parte más fácil. Cada micro se inserta en el paquete protector quele da la apariencia que todos conocemos y que le permitirá ser conectado a otrosdispositivos