¿Qué es un circuito integrado?
La invención del circuito integrado es el resultado integral del desarrollo continuo de múltiples tecnologías.
La primera persona que propuso la idea de fabricar circuitos integrados semiconductores fue Dammer, un científico británico dedicado a la investigación de radares. En un artículo publicado en mayo de 1952, propuso: "Gracias a la aparición del transistor actual y a los resultados de la investigación en semiconductores, es posible fabricar dispositivos electrónicos en forma monolítica sin cables de conexión. Estos dispositivos se componen de múltiples capas de Materiales aislantes. Está compuesto de materiales conductores, materiales rectificadores y materiales amplificadores. Quitar una cierta parte de cada capa puede hacer que el dispositivo tenga ciertas funciones eléctricas".
La idea anterior de Damer es muy significativa, pero lo es. lástima que aún no lo haya hecho. Después de entrar en la década de 1950, el rápido desarrollo de la industria militar y aeroespacial requirió con urgencia varios dispositivos semiconductores con funciones más potentes y funciones más complejas. También se esperaba que dichos dispositivos fueran lo más compactos posible.
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. Imaginaron combinar algunos transistores y algunos componentes en nuevas formas en un circuito más complejo en lugar de simplemente unirlos. Este circuito se llama circuito integrado. Desde el punto de vista de la apariencia, son pequeñas obleas de silicio, por lo que la gente también las llama chips. Hasta ahora, este tipo de chip se puede ver en varias computadoras, calculadoras y diversos equipos eléctricos. Ya en la Segunda Guerra Mundial, alguien había intentado imprimir materiales resistivos similares a la tinta y láminas de metal plateadas sobre sustratos cerámicos para hacer una combinación de resistencias y líneas de conexión y el desarrollo de la tecnología de circuitos impresos y la invención del transistor. todos hicieron los preparativos técnicos necesarios para la invención de los circuitos integrados.
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. Para determinar los derechos de patente de esta invención, esto provocó una larga disputa entre las empresas a las que pertenecían, por lo que resulta interesante repasar sus respectivos procesos de invención.
Kilby nació en Jefferson City, Missouri, en 1923. Se graduó en la Universidad de Illinois en 1947 y obtuvo una maestría en la Universidad de Wisconsin en 1950.
En mayo de 1958, Kilby tenía sólo tres meses cuando ingresó en Texas Instruments. Le asignaron la tarea de realizar una investigación sobre la miniaturización de equipos electrónicos. En ese momento, los tubos de electrones se usaban en equipos electrónicos y luego se usaron gradualmente transistores, pero eran voluminosos.
Según los requisitos del Departamento de Defensa, la tarea de Kilby es estudiar cómo hacer que los equipos electrónicos sean más pequeños, compactos y flexibles mediante el uso de componentes más pequeños y cableado más fino.
En el verano de este año, cuando todos los colegas de Kilby se iban de vacaciones, él estaba sentado en su escritorio en un ambiente tranquilo, pensando detenidamente en soluciones al problema de la miniaturización. Se topó con un muro muchas veces antes de idear una nueva forma. Más tarde se dio cuenta de que todos los componentes del circuito necesarios, incluidos transistores, resistencias y condensadores, podían estar hechos del mismo material semiconductor, por lo que debían estar aislados; pueden funcionar de forma independiente sin interferir entre sí; y todos los componentes del circuito están soldados sobre o cerca del sustrato de la oblea semiconductora, de modo que se puede utilizar tecnología avanzada de semiconductores para conectar los circuitos entre sí sin preocuparse por cortocircuitos en la conexión. agujas. En ese momento, Kilby llamó a este tipo de circuito circuito sólido (algunas personas ahora lo llaman microcircuito). En septiembre de 1958, el primer circuito de Kilby, colocado en un chip semiconductor de germanio: un "oscilador de cambio de fase", tuvo éxito.
Noyce nació en 1927 en un pequeño pueblo de Iowa, Estados Unidos. Estaba lleno de curiosidad por 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. También estaba muy interesado en los transistores y sus aplicaciones, y sentó una sólida base teórica en los transistores. Después de obtener su doctorado en 1949, todavía tomó algunos cursos optativos que fueron útiles para la investigación básica sobre transistores. Durante sus actividades académicas, tuvo la oportunidad de conocer a expertos famosos en el campo de los transistores, incluido Shockley.
Después de doctorarse en 1953, Noyce prefirió trabajar en una pequeña empresa con bajos salarios. Él creía: "Cuanto más pequeño sea el lugar, mayor será la formación multifacética que se pueda obtener, lo que favorecerá el funcionamiento. Esto no sólo facilitará la elección de temas adecuados para la investigación, sino también la conversión en empresario".
Cuando en 1955 Shockley fundó "Shockley Semiconductor Company" en Silicon Valley, Noyce fue uno de los talentos técnicos destacados contratados. En el primer año después del establecimiento del Laboratorio de Semiconductores Shockley, Noyce y sus colegas hicieron todo lo posible para alentar a Shockley a cambiar su enfoque de investigación hacia los transistores de silicio, pero Shockley insistió en investigar diodos de cuatro capas. Debido a diferencias de entendimiento, Noyce dejó Shockley Company con otros siete jóvenes de la empresa en 1957 y fundó "Fairchild Semiconductor Company" por su cuenta, convirtiéndose en la primera empresa de Silicon Valley en especializarse en el desarrollo de transistores de silicio. En este sentido, el deseo inicial de Noyce de ser emprendedor se hizo realidad.
En aquel momento, Fairchild fue el primero en utilizar un "proceso plano" en la producción de transistores. Herney, uno de los científicos más talentosos de Silicon Valley en ese momento, lideró los esfuerzos técnicos. El método de proceso plano que propuso consiste en utilizar varias medidas para comprimir la capa de óxido en la superficie del silicio tanto como sea posible hasta que se presione en una lámina 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 reduzca a 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 del 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. De repente vieron interesantes perspectivas de aplicación y se dieron cuenta de que no sólo se podían colocar unos pocos transistores, sino docenas o cientos. Incluso se pueden colocar millones de transistores en un chip de silicio.
La tecnología planar pronto se aplicó a la fabricación de circuitos integrados. Los científicos de Fairchild descubrieron que utilizando la tecnología de impresión fotolitográfica, los mismos transistores se pueden organizar repetidamente según un patrón determinado en la superficie del silicio y, al mismo tiempo, estos transistores se pueden conectar entre sí. Noyce, subdirector de Fairchild Company, copropuso el proceso plano para fabricar circuitos integrados y presidió la creación del primer circuito integrado del mundo hecho de silicio semiconductor.
Kilby de Texas Instruments ciertamente reconoció el gran valor del proceso planar. Medio año antes que Noyce, había realizado con éxito la idea de colocar circuitos electrónicos en un chip de germanio al 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 de Kilby.
Al recordar más tarde su invención del circuito integrado a la edad de 32 años, Noyce dijo con humor: "Inventé el circuito integrado porque era un 'tipo vago'. En ese momento, pensé en usar cables para Conectar componentes electrónicos es demasiado problemático y quiero que sea lo más simple posible". Después de que Kilby inventara el "circuito de estado sólido" que más tarde se llamó circuito integrado en Texas Instruments, inmediatamente llamó la atención del jefe de la Atención, se dieron cuenta de la importancia de este nuevo dispositivo electrónico y esperaban que fuera ampliamente utilizado, por lo que hay que promocionarlo vigorosamente.
En febrero de 1959, Kilby solicitó una patente para su propio "circuito sólido". Poco después, Texas Instruments anunció que había producido un circuito semiconductor de estado sólido más pequeño que la cabeza de una cerilla. Aunque Noyce de Fairchild había utilizado tecnología plana para fabricar circuitos integrados de obleas de silicio semiconductores, no solicitó una patente a tiempo. No fue hasta julio de 1959 que Noyce pensó en solicitar una patente. Kilby.
Desde entonces, las dos empresas mencionadas han estado defendiendo durante mucho tiempo los derechos de invención de los circuitos integrados porque Kilby solicitó la patente antes que Noyce. Kilby obtuvo la patente primero, pero sus ideas de diseño no se hicieron realidad; si bien la tecnología de proceso plano de Noyce se convirtió más tarde en la base de la revolución de la microelectrónica, solicitó una patente solo después de Kilby, sin mencionar que esta tecnología no fue descubierta ni perfeccionada por él. solo en Fairchild.
Finalmente, el tribunal dictaminó que la patente de invención del circuito integrado pertenecía a Kilby, y la patente clave para la tecnología de conexión interna del circuito integrado pertenecía a Noyce. Desde 1961, sus patentes han aportado grandes beneficios económicos a sus respectivas empresas, y ambos se han convertido en reconocidos inventores y fundadores de la microelectrónica en el país y en el extranjero. Juntos también obtuvieron la "Medalla Ballentine" más codiciada entre los científicos de los Estados Unidos. y personal técnico.