Circuitos Integrados

3.1 Circuitos Integrados

En la práctica, la inmensa mayoría de profesionales dedicados a la electrónica, ni han visto ni entienden bien que es un electrón. No les hace falta, puesto que trabajan a mucho más alto nivel. Sin embargo, las interacciones eléctricas de la materia son el principal campo de estudio de los profesionales que se dedican a la integración de elementos electrónicos en su nivel más físico, es decir, a la fabricación de circuitos integrados.

Por ejemplo, debido al auge de la microelectrónica digital en todos los ámbitos de la vida, es fundamental integrar componentes, especialmente transistores (componente explicado más abajo), en el menor espacio posible, lo que se traduce en mayor capacidad de procesamiento y menor consumo energético. En este sentido, algunos de los conceptos típicamente escuchados en publicaciones de divulgación tecnológica serían:

  • Ley de Moore [1]: Es una ley formulada por un cofundador de Intel en 1965. Afirma que el número de transistores en un microprocesador se duplica aproximadamente cada dos años. Dicha ley se ha cumplido hasta la fecha, lo que explica la inmensa capacidad de computo de la que se dispone en la actualidad con consumos energéticos bajos. El mejor ejemplo: el móvil que tienes junto a ti en el que quizás estás leyendo este texto.
  • Nanómetros: Un nanómetro (nm) es una longitud muy pequeña, concretamente la mil millonésima parte de un metro. Es decir 1nm=10-9m. Si coges un metro y lo divides en mil partes tienes un milímetro, y puedes ver lo que mide en una regla convencional. Si divides ese milímetro en mil partes, te encuentras una micra, y ya no la puedes ver. Si divides una micra en mil partes, entonces tienes un nm. Cada vez que se presenta una nueva familia de procesadores, el anuncio viene acompañado de los nanómetros (nm) empleados en la tecnología de fabricación. Esa cifra indica la longitud mínima de la puerta de un transistor, y por tanto, cuando menor es ese número, más pequeños son los transistores y mejor es la tecnología. Caben más transistores en el mismo espacio y además consumen mucho menos. En el momento de escribir estas líneas, la tecnología de fabricación más moderna es de 5 nm, y ya se empieza a hablar de 3 nm.
  • Tecnología CMOS: CMOS significa “Complementary metal-oxide-semiconductor” y es la tecnología de integración mas empleada en la actualidad para fabricar todo tipo de circuitos [2]. El sustrato empleado es silicio [3], un semiconductor abundante en la naturaleza y barato. Por ello se dice que en la actualidad vivimos en la Edad del Silicio. Y también por ello se denomina Silicon Valley (Valle del Silicio) a la innovadora región de California que alberga a las principales compañías mundiales del sector de la electrónica y de las tecnologías de la información. Para seguir bajando los nm de integración, en algún momento se tendrá que emplear un sustituto del silicio.

No siempre que se habla de circuitos integrados, se implica un nivel tan bajo como el explicado hasta ahora. Además, algunos profesionales diseñan circuitos integrados combinando bloques, etapas y/o componentes previamente prediseñados para una tecnología de integración dada. Es muy común también que un ingeniero electrónico diseñe un producto incorporando uno o varios circuitos integrados y multitud de componentes electrónicos discretos como los que se describen debajo.

Bibliografía

[1]: Wikipedia, Ley de Moore.

[2]: Razavi, Behzad, Design of Analog CMOS Integrated Circuits, 2016

[3]: Wikipedia, Silicio.


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