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1. Los circuitos integrados que se fabrican en la superficie de un chip semiconductor también se conocen como circuitos integrados de película delgada.Otro tipo de circuito integrado de película gruesa (circuito integrado híbrido) es un circuito miniaturizado que consta de dispositivos semiconductores individuales y componentes pasivos integrados en un sustrato o placa de circuito.
De 1949 a 1957, Werner Jacobi, Jeffrey Dummer, Sidney Darlington y Yasuo Tarui desarrollaron prototipos, pero el circuito integrado moderno fue inventado por Jack Kilby en 1958.Por ello recibió el Premio Nobel de Física en 2000, pero Robert Noyce, que al mismo tiempo desarrolló el moderno circuito integrado práctico, falleció en 1990.
Tras la invención y la producción en masa del transistor, se utilizaron en grandes cantidades varios componentes semiconductores de estado sólido, como diodos y transistores, reemplazando la función y el papel del tubo de vacío en el circuito.A mediados y finales del siglo XX, los avances en la tecnología de fabricación de semiconductores hicieron posibles los circuitos integrados.A diferencia del montaje manual de circuitos utilizando componentes electrónicos discretos individuales, los circuitos integrados permitieron la integración de una gran cantidad de microtransistores en un pequeño chip, lo que supuso un gran avance.La productividad a escala, la confiabilidad y el enfoque modular para el diseño de circuitos integrados aseguraron la rápida adopción de circuitos integrados estandarizados en lugar de diseñar utilizando transistores discretos.
2. Los circuitos integrados tienen dos ventajas principales sobre los transistores discretos: costo y rendimiento.El bajo coste se debe a que los chips imprimen todos los componentes como una unidad mediante fotolitografía, en lugar de fabricar sólo un transistor a la vez.El alto rendimiento se debe a que los componentes cambian rápidamente y consumen menos energía porque los componentes son pequeños y están cerca unos de otros.En 2006, las superficies de los chips oscilaban entre unos pocos milímetros cuadrados y 350 mm² y hasta un millón de transistores por mm².
El prototipo de circuito integrado fue completado por Jack Kilby en 1958 y constaba de un transistor bipolar, tres resistencias y un condensador.
Dependiendo de la cantidad de dispositivos microelectrónicos integrados en un chip, los circuitos integrados se pueden dividir en las siguientes categorías.
Los circuitos integrados de pequeña escala (SSI) tienen menos de 10 puertas lógicas o 100 transistores.
La integración de escala media (MSI) tiene de 11 a 100 puertas lógicas o de 101 a 1k transistores.
Integración a gran escala (LSI) de 101 a 1k puertas lógicas o de 1001 a 10k transistores.
Integración a muy gran escala (VLSI): 1001 ~ 10 k puertas lógicas o 10 001 ~ 100 k transistores.
Integración a escala ultragrande (ULSI): 10 001 ~ 1 M de puertas lógicas o 100 001 ~ 10 M de transistores.
GLSI (Giga Scale Integration) 1.000.001 o más puertas lógicas o 10.000.001 o más transistores.
3.Desarrollo de circuitos integrados
Los circuitos integrados más avanzados están en el corazón de los microprocesadores o procesadores multinúcleo que pueden controlar todo, desde computadoras hasta teléfonos móviles y hornos microondas digitales.Si bien el costo de diseñar y desarrollar un circuito integrado complejo es muy alto, el costo por circuito integrado se minimiza cuando se distribuye entre productos que a menudo se miden en millones.El rendimiento de los circuitos integrados es alto porque su pequeño tamaño genera caminos cortos, lo que permite aplicar circuitos lógicos de baja potencia a velocidades de conmutación rápidas.
A lo largo de los años, he seguido avanzando hacia factores de forma más pequeños, lo que permite empaquetar más circuitos por chip.Esto aumenta la capacidad por unidad de área, lo que permite reducir los costos y aumentar la funcionalidad; consulte la Ley de Moore, donde la cantidad de transistores en un circuito integrado se duplica cada 1,5 años.En resumen, casi todas las métricas mejoran a medida que los factores de forma se reducen, los costos unitarios y el consumo de energía de conmutación caen y las velocidades aumentan.Sin embargo, también existen problemas con los circuitos integrados que integran dispositivos a nanoescala, principalmente corrientes de fuga.Como resultado, el aumento de la velocidad y el consumo de energía es muy notable para el usuario final, y los fabricantes se enfrentan al grave desafío de utilizar una mejor geometría.Este proceso y los avances esperados en los próximos años están bien descritos en la hoja de ruta tecnológica internacional para los semiconductores.
Sólo medio siglo después de su desarrollo, los circuitos integrados se volvieron omnipresentes y las computadoras, los teléfonos móviles y otros aparatos digitales se convirtieron en parte integral del tejido social.Esto se debe a que los sistemas modernos de informática, comunicación, fabricación y transporte, incluida Internet, dependen de la existencia de circuitos integrados.Muchos estudiosos incluso consideran que la revolución digital provocada por los circuitos integrados es el acontecimiento más importante de la historia de la humanidad, y que la maduración de los circuitos integrados conducirá a un gran salto tecnológico, tanto en términos de técnicas de diseño como de avances en los procesos de semiconductores. , ambos estrechamente relacionados.