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Circuito integrado

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La escala de integración miniaturizou los componentes electrónicos de tal forma que los circuitos integrados poseen el equivalente a miles de componentes en su constitución interna
Descr.: Microprocessador Intel 80486DX2 con encapsulamento removido.
Arquitetura ingresa de un microprocessador dedicado para procesamiento de imágenes de resonancia magnética, la fotografía fue aumentada 600 veces, bajo luz ultravioleta para se enxergar los detalles.

En electrónica, un circuito integrado (también conocido como CI, microcomputador, microchip, chip de silicio, o chip ) es un circuito electrónico miniaturizado (compuesto principalmente por dispositivos semicondutores), que ha sido producido en la superficie de un substrato fino de material semicondutor.

Los circuitos integrados son usados en casi todos los equipamientos electrónicos usados hoy y revolucionaron el mundo de la electrónica.

Un circuito integrado híbrido es un circuito electrónico miniaturizado constituido de dispositivos semicondutores individuales, así como componentes passivos, conectados a un substrato o placa de circuito.

Circuitos integrados fueron posibles por descubrimientos experimentáis que mostraron que los dispositivos semicondutores podrían desempeñar las funciones de tubos de vácuo, y desde meados del siglo XX, por los avances de la tecnología en la fabricación de dispositivos semicondutores. La integración de un gran número de pequeños transistores en un chip pequeño fue una enorme mejoría sobre el manual de montaje de circuitos con componentes electrónicos discretos. La capacidad del circuito integrado de producción masiva, la fiabilidad y la construcción de bloque de abordagem para proyecto de circuito aseguró la rápida adaptación de circuitos integrados padronizados en el lugar de dibujos utilizando transistores pequeños.

Hay dos principales ventajas de circuitos integrados sobre circuitos discretos: coste y desempeño. El coste es bajo porque los chips, con todos sus componentes, son impresos como una unidad por fotolitografia: un puro cristal de silicone, llamada de substrato, que son colocados en una cámara. Una fina capa de dióxido de silicone es depositada sobre el substrato, seguida por otra capa química, llamada de resistir. Además de eso, muy menos material es usado para construir un circuito como un circuitos integrados del que como un circuito discreto. El desempeño es alto, visto que los componentes alternan rápidamente y consumen poca energía (en comparación con sus homólogos discretos) porque los componentes son pequeños y están prójimos. A partir de 2006, las áreas de chips varían de pocos milímetros cuadrados para cerca de 350 mm2, con hasta 1 millón de transistores por mm2.

Tabla de contenido

Historia

La idea de un circuito integrado fue levantada por Geoffrey WA Dummer (1909-2002), un científico que trabajaba para el Royal Radar Establishment (del Ministerio de la Defensa británico). Dummer publicó la idea en 7 de mayo de 1952 en el Symposium on Progress in Quality Electronic Components en Washington, D.C..[1] Él dio muchas palestras públicas para propagar sus ideas.

El circuito integrado puede ser considerado como siendo inventado por Jack Kilby de Tejas Instruments[2] y Robert Noyce, de la Fairchild Semiconductor,[3] trabajando independientemente uno del otro. Kilby registró sus ideas iniciales sobre el circuito integrado en julio de 1958 y demostró con éxito el primer circuito integrado en función en 12 de septiembre de 1958[2] En su pedido de patente de 6 de febrero de 1959, Kilby describió su nuevo dispositivo como "la body of semiconductor material ... wherein all the components of the electronic circuit are completely integrated."[4]

Kilby ganó en 2000 el Premio Nobel de Física por su parte en la invención del circuito integrado.[5] Robert Noyce también vino con su propia idea de circuito integrado, medio año tras Kilby. El chip de Noyce había resuelto muchos problemas prácticos que el microchip, desarrollado por Kilby, no tenía. El chip de Noyce, hecho en Fairchild, era hecho de silicio , mientras el chip de Kilby era hecho de germânio .

Marcante evolución del circuito integrado remontan a 1949, cuando el ingeniero alemán Werner Jacobi (Siemens AG) entregó una patente que mostró el arreglo de cinco transistores en un semicondutor.[6] La utilización comercial de su patente no fue relatado.

La idea de precursor de la IC fue la creación de pequeños cuadrados de cerámica (pastilhas), cada uno conteniendo un único componente miniaturizado. Esta idea, que parecía muy promissora en 1957, fue propuesta para el Ejército de los Estados Unidos por Jack Kilby. Sin embargo, cuando el proyecto fue ganando fuerza, Kilby vino en 1958 con un design nuevo y revolucionario: el circuito integrado.

Escala de integración y nanotecnologia

Con los componentes de ancha escala de integración, (del inglés: Large-Scale Integration, LSI), los años ochenta, y la integración en muy ancha escala, (Very-large-scale integration, VLSI), los años noventa, vinieron los microprocessadores de alta velocidad de tecnología ME Los, que nada más son que muchos circuitos integrados en una sólo mesa epitaxial.

Actualmente la electrónica está entrando en la era de la nanotecnologia. Los componentes electrónicos se comportan de maneras diferentes del que en la electrónica convencional y microelectrónica , en estos el pasaje de corriente eléctrica prácticamente no altera su estado de funcionamiento. En los nanocomponentes, la alteración de su estado en función del pasaje de corriente debe ser controlada, pues existe una sensibilidad mayor a la variaciones de temperatura, y principalmente a la variaciones dimensionales. Estas causan alteraciones en las medidas físicas del componente de tal forma, que pueden venir a dañarla. Por eso la nanotecnologia es tan sensible bajo el punto de vista de estabilidad de temperatura y presión.

Escala de integración de circuitos integrados
Abrev. Denominación Complejidad (números de transístores )
Interpretación común Tanenbaum[7] Tejas Instruments[8]
SSI Small Scale Integration 10 1–10 en bajo de 12
MSI Medium Scale Integration 100 10–100 12–99
LSI Large Scale Integration 1.000 100–100.000 100–999
VLSI Very Large Scale Integration 10.000–100.000 a partir de 100.000 ab 1.000
ULSI Ultra Large Scale Integration 100.000–1.000.000
SLSI Super Large Scale Integration 1.000.000–10.000.000

Fabricación

La importancia de la integración está en el bajo coste y alto desempeño, además del tamaño reducido de los circuitos aliado al alta fiabilidad y estabilidad de funcionamiento. Una vez que los componentes son formados en vez de montados, la resistencia mecánica de estos permitió montajes cada vez más robustas a choques e impactos mecánicos, permitiendo la concepción de portabilidad de los dispositivos electrónicos.

En el circuito integrado completo quedan presentes los transístores, conductores de interligação, componentes de polarização, y las capas y regiones isolantes o conductoras obedeciendo a su proyecto de arquitetura.

En el proceso de formación del chip, es fundamental que todos los componentes sean implantados en las regiones pertinentes de la pastilha. ES necesario que la isolação sea perfecta, cuando sea el caso. Es decir obtenido por un proceso llamado difusión, que se da entre los componentes formados y las capas con el material dopado con fósforo, y separadas por un material dopado con boro, y así por delante.

Después de sucesivas interconexões, por boro y fósforo, los componentes formados aún son interconectados externamente por una capa extremadamente fina de aluminio, depositada sobre la superficie y aislada por una capa de dióxido de silicio.

Rotulagem

Dependiendo del tamaño los circuitos integrados presentan informaciones de identificación incluyendo 4 secciones comunes: el nombre o logotipo del fabricante, su número, número del lote y/o número serial y un código de 4 dígitos identificando la fecha de la fabricación. La fecha de fabricación es comumente representada por 2 dígitos del año, seguido por dos dígitos informando la semana. Ejemplo del código 8341: El circuito integrado fue fabricado la semana 41 del año de 1983, o aproximadamente en octubre de 83.

Desde que los circuitos integrados fueron creados, algunos designer de chips ha usado la superficie de silicio para códigos, imágenes y palabras no funcionales. Ellos son algunas veces referenciados como Chip art, silicon art, silicon graffiti o silicon doodling.

Otros desarrollos

En la década de 80, fue creado el dispositivo lógico programável. Esos dispositivos contienen un circuito con función lógica y conectividad que pueden ser programados por el usuario, al contrario de ser fijada directamente por el fabricante del CI. Eso permite que un único chip pueda ser programado para implementar diferentes funciones como puertas lógicas, somadores y registradores . Los dispositivos actualmente nombrados Field Programmable Gate Arrays (Arreglo de Puertas Programável en Campo) pueden ahora implementar decenas o miles de circuitos LSI en paralelo y operar por encima de 550 MHz.

Las técnicas aperfeiçoadas por la industria de circuitos integrados en las últimas tres décadas han sido usadas para crear máquinas microscópicas, conocidos como sistemas microeletromecânicos (del inglés: microelectromechanical systems, MEMS, ver también: microtecnologia). Esos dispositivos son usados en una variedad de aplicaciones comerciales y militares. Ejemplo de aplicaciones comerciales incluyen la tecnología procesamiento digital de luz en videoprojetores, impresoras de jato de tinta y acelerômetros usados en airbags de automóviles.

Desde 1998, un gran número de chips de radios ha sido creado usando CMOS posibilitando avances tecnológicos como el teléfono portátel DECT de la Intel o el chipset 802.11 de la empresa Atheros.

Las futuras creaciones tienden a continuación el paradigma de los procesadores multinúcleo, ya utilizados por los procesadores dual-core de la Intel y AMD . La intel recientemente presentó un prototipo no comercial, que tiene 80 microprocessadores. Cada núcleo es capaz de ejecutar una tarea independientemente de los otros. Eso fue en respuesta del límite calor vs velocidad en el uso de transistores existentes. Ese design trae un nuevo desafío la programación de chips. X10 es un nuevo lenguaje open-source creada para ayudar en esta tarea.

Topografias

En el Brasil

Conforme la Ley 11.848 crea protección registral para las Topografias de Circuitos Integrados. Según el Art. 30, la protección depende del registro será efectuado por el INPI.

Sus requisitos substantivos son: Originalidade, Novedad y Suficiência Descriptiva.

Ver también

Referencias

  1. "The Hapless Tale of Geoffrey Dummer", (n.d.), (HTML), Electronic Product News, acessado en 26 de noviembre de 2009
  2. a b The Chip that Jack Built, (c. 2008), (HTML), Tejas Instruments, acessado en 26 de noviembre de 2009
  3. Robert Noyce (n.d.), (online), IEEE Global History Network, acessado en 26 de noviembre de 2009.
  4. Winston, Brian. Medía technology and society: la history: from the telegraph te lo the Internet, (1998), Routeledge, London, ISBN 041514230X ISBN 978-0415142304, p. 221
  5. nobelprize.org: The Nobel Prize in Physics 2000, acessado en 26 de noviembre de 2009
  6. Halbleiterverstaerker (patente nr. DE833366), acessado en 26 de noviembre de 2009
  7. Andrew Stuart Tanenbaum: Operating Systems: Design and Implementation ed. Prentice-Hall International 1987, ISBN 9780136373315
  8. Tejas Instruments: The TTL Data Book sea Design Engineers. Tejas Instruments Incorporated, Dallas 1976, S. 3–7

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