“Si la industria automotriz avanzara tan rápidamente como la industria de los semiconductores, un Rolls Royce alcanzaría medio millón de millas por galón, y sería más barato tirarlo lejos que estacionarlo.” ~Gordon Moore.
Seguramente, antes de leer este blog, nuestra experiencia más cercana con la palabra "chip" se limitaba a esa pequeña plaquita de plástico que solíamos insertar en nuestros antiguos celulares. Pero, ¿era realmente un circuito integrado? ¿Se ajusta a la definición precisa de un microchip? Para comprenderlo mejor, retrocedamos en el tiempo hasta el surgimiento de esta maravilla tecnológica y exploremos juntos sus impactos en diversas áreas del desarrollo científico.
Un mundo en miniatura
Imagina por un momento un mundo en miniatura donde la tecnología se reduce a diminutas placas de silicio conocidas como microchips. Estos pequeños gigantes albergan una asombrosa cantidad de componentes electrónicos. Pero, para entender su composición y funcionamiento, es necesario distinguirlos de los circuitos eléctricos tradicionales. Según la página oficial del Premio Nobel:
-
El circuito integrado no es más que un circuito eléctrico muy avanzado. Un circuito eléctrico está formado por diferentes componentes eléctricos como transistores,
resistencias, condensadores y diodos, que están conectados entre sí de diferentes maneras. Estos componentes tienen diferentes comportamientos.
-
El transistor actúa como un interruptor. Puede encender o apagar la electricidad, o puede amplificar la corriente. Se utiliza, por ejemplo,
en ordenadores para almacenar información o en amplificadores estéreo para potenciar la señal de sonido.
-
La resistencia limita el flujo de electricidad y nos da la posibilidad de controlar la cantidad de corriente que se deja pasar.
Las resistencias se utilizan, entre otras cosas, para controlar el volumen de los televisores o las radios.
-
El condensador recoge electricidad y la libera toda en una rápida ráfaga; como por ejemplo en las cámaras donde una pequeña batería puede proporcionar suficiente energía para disparar el flash.
-
El diodo detiene la electricidad bajo ciertas condiciones y la permite pasar solo cuando estas condiciones cambian. Se utiliza, por ejemplo, en fotocélulas,
donde un haz de luz interrumpido activa el diodo para impedir que la electricidad fluya a través de él. (Premio Nobel.org., 2012).
Todos estos componentes están interconectados de manera intrincada en un espacio de apenas unos milímetros cuadrados. ¿Cómo es posible alojar todo eso en un espacio tan reducido? 😱
La construcción de un microchip
La construcción de un microchip es un proceso increíble. Comienza con una base de silicio a la que se le añaden sustancias especiales para crear áreas conductoras y otras no conductoras. Luego, mediante un proceso de "dibujo" con luz, se crean patrones en el chip, como si estuviéramos trazando caminos en un mapa. Después, se añaden capas dieléctricas y metálicas para conectar los componentes y formar circuitos lógicos, a menudo utilizando tecnología CMOS. Estas conexiones se protegen con un revestimiento y pasan por rigurosas pruebas antes de que el chip se corte en piezas individuales, cada una con pines para conectarse a otros dispositivos. Así, obtenemos dispositivos electrónicos compactos y funcionales que desempeñan un papel crucial en una amplia variedad de aplicaciones.
El nacimiento de una revolución
La historia de los microchips parte en la década de 1950, cuando científicos e ingenieros comenzaron a experimentar con la idea de integrar múltiples componentes electrónicos en un solo sustrato de silicio. En este viaje hacia la miniaturización tecnológica, Jack Kilby se erige como pionero.
-
Antes del circuito integrado, los trabajadores de ensamblaje tenían que construir circuitos a mano, soldando cada componente en su lugar y conectándolos con cables metálicos.
Los ingenieros pronto se dieron cuenta de que ensamblar manualmente la gran cantidad de pequeños componentes necesarios, por ejemplo, en una computadora sería imposible,
especialmente sin generar una sola conexión defectuosa.
-
Otro problema fue el tamaño de los circuitos. Un circuito complejo, como una computadora, dependía de la velocidad. Si los componentes de la computadora eran demasiado grandes o los cables
que los interconectaban demasiado largos, las señales eléctricas no podían viajar lo suficientemente rápido a través del circuito, lo que hacía que la computadora fuera demasiado
lenta para ser efectiva.
-
Entonces había un problema de números. (…). Este problema se conoció como la “tiranía de los números”.
-
En el verano de 1958, Jack Kilby de Texas Instruments encontró una solución a este problema. Estaba recién contratado y lo habían puesto a trabajar en un proyecto para construir
circuitos eléctricos más pequeños. Sin embargo, el camino que Texas Instruments había elegido para su proyecto de miniaturización no le parecía el adecuado a Kilby.
-
Como era nuevo en su empleo, Kilby no tenía vacaciones como el resto del personal. Trabajando solo en el laboratorio, vio la oportunidad de encontrar su propia solución al problema de la miniaturización.
La idea de Kilby era fabricar todos los componentes y el chip a partir del mismo bloque (monolito) de material semiconductor. Cuando el resto de trabajadores regresaron de vacaciones,
Kilby presentó su nueva idea a sus superiores. Se le permitió construir una versión de prueba de su circuito. En septiembre de 1958 tenía listo su primer circuito integrado.
¡Fue probado y funcionó perfectamente! (Premio Nobel.org., 2012).
Su invención marcó un hito trascendental y encendió la chispa de una auténtica revolución tecnológica. Sin embargo, el camino hacia la perfección no se detuvo allí. Robert Noyce, otro genio innovador en el campo de los circuitos integrados, desempeñó un papel esencial. Noyce no solo abrazó la visión de Kilby, sino que también contribuyó con innovaciones cruciales. Resolviendo problemas prácticos que afectaban al diseño original de Kilby, Noyce simplificó la estructura del chip al introducir una capa de metal en su diseño final y al eliminar algunas conexiones innecesarias. Estas mejoras hicieron que el circuito integrado fuera más apto para la producción en masa, pavimentando así el camino para su impacto en todo el mundo. Tiempo después, Robert Noyce se convirtió en uno de los cofundadores de Intel Corporation, uno de los gigantes de la industria de los circuitos integrados a nivel global.
El impacto en la Informática
Uno de los campos que más se ha beneficiado de la revolución de los microchips es la informática. Estos pequeños dispositivos han permitido la creación de computadores más pequeños, rápidos y eficientes (técnicamente, lo que requerimos hoy en día). Los microprocesadores, que son microchips especializados en realizar cálculos y tareas de procesamiento de datos, se han vuelto cada vez más poderosos con el tiempo, lo que ha permitido el desarrollo de software más avanzado y la automatización de tareas complejas.
La Electrónica de Consumo y las Comunicaciones
Los dispositivos electrónicos de consumo, como smartphones, tablets y smartwatches, también dependen en gran medida de los microchips. Estos componentes permiten la conectividad, el procesamiento de datos en tiempo real y la interacción intuitiva con el usuario. Además, los circuitos integrados han revolucionado las comunicaciones, haciendo posible la rápida transmisión de datos a través de Internet y el desarrollo de redes de comunicación cada vez más avanzadas.
El futuro de los microchips
A medida que la tecnología continúa avanzando, el papel de los microchips seguirá siendo fundamental. La miniaturización y la mejora constante de su rendimiento permitirán nuevas innovaciones en campos como la inteligencia artificial, la realidad virtual, la robótica y la energía renovable. Los microchips seguirán siendo el motor de la innovación en una variedad de industrias.
En suma, los microchips han demostrado ser una revolución en miniatura que ha transformado nuestra sociedad de maneras que a menudo pasamos por alto. Desde la informática hasta la inteligencia artificial, estos pequeños dispositivos electrónicos han dejado una huella indeleble en la forma en que vivimos, trabajamos y nos comunicamos. A medida que seguimos explorando nuevas fronteras tecnológicas, podemos estar seguros de que los microchips seguirán siendo la fuerza impulsora detrás de la próxima ola de innovación.
Escrito por: Katherine Hernández Gaete.
Diseño: Valentina Núñez Grandón.
FUENTES:
Premio Nobel.org. (19 de octubre de 2012). La Historia del Circuito Integrado. https://web.archive.org/web/ 20121019213304/http://nobelprize.org /educational/physics/integrated_circuit /history/index.html
The Dallas Morning News. (2014). Jack Kilby holds an integrated circuit in his right hand that contains a silicon chip (the circuit contains it). [Fotografía]. Recuperado de https://dallasnews.com/business/ technology/2014/09/13/chips-off-the-old-block-texas-instruments-first-jack-kilby-day-celebrates-innovation/