¿Qué es un circuito integrado?
La idea de fabricar circuitos integrados semiconductores fue propuesta por primera vez por Dammer, un científico británico dedicado a la investigación de radares. En un artículo publicado en mayo de 1952, propuso: "Debido a la aparición de transistores y a los resultados de la investigación en semiconductores, se ha hecho posible fabricar dispositivos electrónicos de una sola forma sin cables de conexión. El dispositivo está compuesto de múltiples capas de materiales aislantes, Materiales conductores, materiales rectificadores y materiales de amplificación. Eliminar una determinada parte de cada capa puede hacer que el dispositivo tenga ciertas funciones eléctricas".
La idea mencionada anteriormente de Dahmer es muy significativa, pero es una lástima que haya fallado. para implementarlo. Después de la década de 1950, con el rápido desarrollo de la industria militar y aeroespacial, surgió una necesidad urgente de varios dispositivos semiconductores con funciones más potentes y complejas. También se esperaba que cuanto más pequeños fueran los dispositivos, mejor.
Estimulados por las necesidades sociales, un grupo de jóvenes ingenieros en microelectrónica que llegaron tempranamente a Silicon Valley para crear la industria electrónica dirigieron naturalmente sus investigaciones a los objetivos antes mencionados. Imaginan combinar algunos transistores y algunos componentes en una nueva forma en un circuito más complejo, en lugar de simplemente unirlos. Este circuito se llama circuito integrado. Por su apariencia, son pequeñas obleas de silicio, por lo que la gente también las llama chips. Hasta el día de hoy, este tipo de chip se puede ver en todas partes en varias computadoras, calculadoras y diversos equipos eléctricos. Ya en la Segunda Guerra Mundial, algunas personas intentaron imprimir materiales resistivos similares a tinta y láminas de metal plateadas sobre sustratos cerámicos para crear una combinación de resistencias y líneas de conexión. El desarrollo de la tecnología de circuitos impresos y la invención del transistor hicieron los preparativos técnicos necesarios para la invención del circuito integrado.
Ahora se cree que el circuito integrado más antiguo del mundo fue investigado e inventado de forma independiente por los físicos estadounidenses Kilby y Noyce en 1958. Hubo una larga disputa entre sus empresas para determinar los derechos de patente de la invención. Por tanto, es muy interesante repasar sus respectivos inventos.
Kilby nació en Jefferson, Missouri, en 1923. Se graduó en la Universidad de Illinois en 1947 y recibió una maestría en la Universidad de Wisconsin en 1950.
En mayo de 1958, sólo tres meses después de que Kilby ingresara en Texas Instruments, fue asignado a estudiar la miniaturización de equipos electrónicos. Los equipos electrónicos de esa época utilizaban tubos de electrones y, posteriormente, gradualmente se utilizaron transistores, pero eran voluminosos.
De acuerdo con los requisitos del Departamento de Defensa, a Kilby se le encomendó la tarea de estudiar cómo hacer dispositivos electrónicos más pequeños, compactos y hábiles mediante el uso de componentes más pequeños y cableado más fino.
Este verano, cuando todos los colegas de Kilby estaban de vacaciones, él se sentó en su escritorio en un ambiente tranquilo, pensando detenidamente en soluciones al problema de la miniaturización. Chocó contra una pared repetidamente antes de que se le ocurriera un nuevo enfoque. Más tarde, se dio cuenta de que todos los componentes necesarios del circuito, incluidos transistores, resistencias y condensadores, podían fabricarse con el mismo material semiconductor. Estos componentes del circuito deben estar aislados para funcionar de forma independiente sin interferir entre sí; todos los componentes del circuito están soldados sobre o cerca del sustrato de la oblea semiconductora, de modo que se pueda utilizar tecnología avanzada de semiconductores para conectar circuitos entre sí sin preocuparse por el riesgo de daños en las conexiones de los componentes. En ese momento, Kilby llamó a este circuito circuito sólido (algunas personas ahora lo llaman microcircuito). En septiembre de 1958, el primer circuito "oscilador de cambio de fase" de Kilby tuvo éxito.
Noyce nació en 1927 en un pequeño pueblo de Iowa, Estados Unidos. Está lleno de curiosidad sobre el mundo real. Cuando tenía doce o trece años, él y su segundo hermano construyeron un enorme planeador y montaron un coche. Estudió física y matemáticas al mismo tiempo en la universidad y también estaba muy interesado en los transistores y sus aplicaciones, sentando una sólida base teórica en los transistores. Después de obtener el doctorado en 1949, todavía tomé algunos cursos optativos que fueron útiles para la investigación básica sobre transistores. En las actividades académicas, tuve la oportunidad de conocer a expertos famosos en el campo de los transistores, como Shockley y otros.
Después de doctorarse en 1953, Noyce prefirió trabajar en pequeñas empresas con salarios bajos. En su opinión: "Cuanto más pequeño sea el lugar, más amplia será la formación que se pueda obtener, lo que favorecerá el funcionamiento. Esto no sólo facilitará la elección de los temas adecuados para la investigación, sino que también le ayudará a convertirse en empresario".
Shockley 1955 Cuando se fundó Shockley Semiconductor en Silicon Valley, Noyce era uno de los principales talentos tecnológicos contratados. En el primer año del Laboratorio de Semiconductores Shockley, Noyce y sus colegas intentaron alentar a Shockley a cambiar su enfoque de investigación hacia los transistores de silicio, pero Shockley insistió en investigar sobre diodos de cuatro capas. Debido a diferencias de entendimiento, Noyce dejó Shockley con otros siete jóvenes en 1957 y fundó Fairchild Semiconductor, convirtiéndose en la primera empresa de Silicon Valley en desarrollar transistores de silicio. En este sentido, el deseo inicial de Noyce de ser emprendedor realmente se hizo realidad.
En aquel momento, Fairchild Semiconductor utilizó por primera vez la "tecnología plana" en la producción de transistores. El trabajo técnico estuvo dirigido por Henny, uno de los científicos más talentosos de Silicon Valley en ese momento. El método de proceso plano que propuso consiste en exprimir la mayor cantidad posible de capa de óxido sobre la superficie de silicio mediante varias medidas hasta que se presiona en una placa plana, de modo que los electrodos del dispositivo estén en el mismo plano. Por lo tanto, siempre que el diagrama de la estructura del electrodo del transistor se diseñe de antemano y se condense en una máscara mediante fotolitografía, el transistor tridimensional se puede convertir en un transistor plano. Por lo tanto, no importa cuán compleja y precisa sea la estructura, el transistor se puede comprimir en una pequeña oblea de silicio semiconductor mediante este proceso plano.
La introducción del método del proceso plano de repente abrió las mentes de los científicos de Fairchild, quienes inmediatamente vieron interesantes perspectivas de aplicación. Se dieron cuenta de que era posible poner no sólo unos pocos transistores en una sola oblea, sino docenas, cientos o incluso millones de ellos.
La tecnología planar se aplicó rápidamente a la fabricación de circuitos integrados. Los científicos de Fairchild descubrieron que mediante el uso de la tecnología de fotolitografía, los mismos transistores se pueden organizar repetidamente de acuerdo con ciertas reglas en la superficie del silicio y, al mismo tiempo, estos transistores se pueden conectar entre sí. Noyce, subdirector de Fairchild Company, y otros propusieron un método de tecnología plana para fabricar circuitos integrados y presidieron la fabricación del primer circuito integrado del mundo hecho de silicio semiconductor.
Por supuesto, Kilby de Texas Instruments también se dio cuenta del gran valor de la tecnología aeronáutica. Seis meses antes que Noyce, había realizado con éxito la idea de colocar circuitos electrónicos en un chip de germanio para fabricar un "oscilador de cambio de fase". Pero los circuitos integrados de silicio fabricados por Noyce eran más prácticos y fáciles de producir que los circuitos integrados de germanio fabricados por Kilby.
Cuando más tarde recordó su invención del circuito integrado cuando tenía 32 años, Noyce dijo con humor: "Inventé el circuito integrado porque soy un hombre vago, en ese momento pensaba que conectar". Los componentes electrónicos con cables eran demasiado problemáticos. Quiero que sea lo más simple posible. "
Después de que Kilby inventara el "circuito de estado sólido" más tarde llamado circuito integrado en Texas Instruments, inmediatamente llamó la atención de los líderes de la empresa. Se dieron cuenta de la importancia de este nuevo dispositivo electrónico y predijeron que sería ampliamente utilizado, por lo que debe promoverse vigorosamente. En febrero de 1959, Kilby solicitó una patente para su "circuito de estado sólido". Poco después, Texas Instruments anunció que lo habían producido. Un circuito semiconductor sólido más pequeño que una cerilla. Aunque Noyce de Fairchild había utilizado tecnología plana para fabricar circuitos integrados de silicio semiconductor, no solicitó una patente a tiempo hasta julio de 1959. El proceso de solicitud se completó medio año después que Kirby. Las dos empresas discutieron durante mucho tiempo sobre los derechos de invención del circuito integrado, porque Kirby Noyce solicitó la patente antes, pero sus ideas de diseño no se materializaron. La tecnología plana de Noyce se convirtió más tarde en la base de la revolución de la microelectrónica. pero no solicitó una patente hasta después de que Kilby, sin mencionar que no estaba solo en esta tecnología en Fairchild descubierta y mejorada.
Al final, el tribunal dictaminó que la patente estaba integrada. La invención del circuito pertenecía a Kilby, y la patente clave para la tecnología de interconexión de circuitos integrados pertenecía a Noyce. A partir de 1961, sus patentes los llevaron a sus respectivas empresas con enormes beneficios económicos, ambos se han convertido en inventores y fundadores de renombre. microelectrónica en el país y en el extranjero, y también han ganado la "Medalla Balentine" que los científicos y técnicos estadounidenses más desean reunir.