Circuito integrado
Un circuito integrado (más a menudo llamado CI, microchip, chip de silicio, chip de ordenador o chip) es una pieza de silicio (u otro semiconductor) especialmente preparada en la que se graba un circuito electrónico mediante fotolitografía. Los chips de silicio pueden contener puertas lógicas, procesadores informáticos, memoria y dispositivos especiales. El chip es muy frágil, por lo que suele estar rodeado de un envoltorio de plástico para protegerlo. El contacto eléctrico con el chip se realiza a través de pequeños cables que conectan el chip con clavijas metálicas más grandes que sobresalen del envase.
Un CI tiene dos ventajas principales sobre los circuitos discretos: el coste y el rendimiento. El coste es bajo, porque se pueden poner millones de transistores en un chip en lugar de construir un circuito con transistores individuales. El rendimiento es mayor, ya que los componentes pueden funcionar más rápidamente y consumir menos energía.
Los circuitos integrados están diseñados para diferentes fines. Un chip puede estar diseñado sólo para una calculadora, que sólo puede funcionar como tal. Los circuitos integrados pueden clasificarse en analógicos, digitales y de señal mixta (tanto analógicos como digitales en el mismo chip).
Semiconductor
Un semiconductor como el silicio puede controlarse para permitir (o no) el paso de la corriente. Esto permite fabricar transistores que pueden controlarse entre sí. Se encuentran en muchos artículos domésticos como radios, ordenadores y teléfonos, entre otros. Otros dispositivos semiconductores son las células solares, los diodos y los LED (diodos emisores de luz).
Vista lateral del paquete doble en línea (DIP)
Imagen del paquete plano cuádruple de plástico (PQFP)
Invención
En 1958 y 1959, dos personas tuvieron la idea de un circuito integrado casi al mismo tiempo. Los transistores se habían convertido en algo cotidiano utilizado en aparatos domésticos como las radios. Afectaban a todo, desde las radios hasta los teléfonos, y en aquel momento los fabricantes necesitaban un sustituto más pequeño de los tubos de vacío. Los transistores eran más pequeños que los tubos de vacío, pero para algunos de los aparatos electrónicos más nuevos, por ejemplo el guiado de misiles, no eran lo suficientemente pequeños.
Un día de julio, Jack Kilby trabajaba en Texas Instruments cuando se le ocurrió que todas las partes de un circuito, no sólo el transistor, podían estar hechas de silicio. Por aquel entonces, nadie ponía condensadores y resistencias en los circuitos integrados. Esto cambiaría el futuro y facilitaría la producción y venta de circuitos integrados. Al jefe de Kilby le gustó la idea y le dijo que se pusiera a trabajar. El 12 de septiembre, Kilby ya había construido un modelo funcional y el 6 de febrero Texas Instruments presentó la patente. Su primer "circuito sólido" tenía el tamaño de la punta de un dedo.
Mientras tanto, en California, otro hombre tuvo la misma idea. En enero de 1959, Robert Noyce trabajaba en la pequeña empresa emergente Fairchild Semiconductor. Él también se dio cuenta de que se podía poner un circuito completo en un solo chip. Mientras Kilby había resuelto los detalles de la fabricación de componentes individuales, Noyce pensó en una forma mucho mejor de conectar las piezas. El diseño se denominó "circuito unitario". Todo ese detalle dio sus frutos, porque el 25 de abril de 1961 la oficina de patentes concedió la primera patente de un circuito integrado a Robert Noyce, mientras la solicitud de Kilby aún se estaba analizando. Hoy se reconoce que ambos hombres concibieron la idea de forma independiente.
Pronto hubo dos tipos de circuitos integrados: híbridos (HIC) y monolíticos (MIC). Los híbridos se extinguieron a finales del siglo XX.
Generaciones
| Nombre | Periodo | Número de transistores en cada chip (aproximadamente) |
| SSI (Integración a pequeña escala) | principios de la década de 1960 | un chip contiene sólo unos pocos transistores |
| MSI (integración a media escala) | finales de la década de 1960 | cientos de transistores en cada chip |
| LSI (Integración a gran escala) | mediados de la década de 1970 | decenas de miles de transistores por chip |
| VLSI (integración a muy gran escala) | finales del 20 siglo | cientos de miles de transistores |
| ULSI (Integración a Ultra Escala) | Siglo XXI | más de 1 millón de transistores |
La diferencia entre VLSI y ULSI no está bien definida.
Clasificación
Los circuitos integrados se pueden empaquetar como DIP (Dual in-line package), PLCC (Plastic leaded chip carrier), TSOP (Thin small-outline package), PQFP (Plastic Quad Flat Pack) y otros tipos de paquetes de chips. Algunos de los más pequeños están empaquetados para la tecnología de montaje en superficie. Los transistores del interior pueden ser transistores bipolares en circuitos poco habituales, como los que necesitan velocidades de conmutación muy altas. Sin embargo, la mayoría son MOSFETs.
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Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es un circuito integrado?
R: Un circuito integrado, también conocido como CI o microchip, es una pieza de silicio especialmente preparada en la que se graba un circuito electrónico mediante fotolitografía.
P: ¿Cuáles son algunos ejemplos de dispositivos que pueden incluirse en un chip de silicio?
R: Los chips de silicio pueden contener puertas lógicas, procesadores informáticos, memoria y dispositivos especiales.
P: ¿Por qué se utiliza un envoltorio de plástico para rodear el chip?
R: El chip es muy frágil, por lo que se utiliza un envoltorio de plástico para protegerlo.
P: ¿Cómo se establece el contacto eléctrico con el chip?
R: El contacto eléctrico con el chip se realiza a través de pequeños hilos que conectan el chip a clavijas metálicas más grandes que sobresalen del encapsulado.
P: ¿Cuáles son las dos ventajas de utilizar CI en lugar de circuitos discretos?
R: Los CI tienen dos ventajas principales sobre los circuitos discretos: el coste y el rendimiento. El coste es bajo porque se pueden colocar millones de transistores en un chip en lugar de construir un circuito con transistores individuales. El rendimiento es mayor porque los componentes pueden funcionar más rápidamente y consumir menos energía.
P: ¿Cuáles son los distintos tipos de circuitos integrados?
R: Los circuitos integrados pueden clasificarse en analógicos, digitales y de señal mixta (tanto analógicos como digitales en el mismo chip).
P: ¿Se puede diseñar un chip para un fin específico?
R: Sí, un chip puede diseñarse para un fin específico, como un chip de calculadora que sólo puede funcionar como calculadora.
