CHIP

• ¿QUE ES UN CHIP?

creado en abril de 1949, el ingeniero alemán Werner Jacob.
Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso.

 

• AVANCES 

Los avances que hicieron posible el circuito integrado han sido, fundamentalmente, los desarrollos en la fabricación de dispositivos semiconductores a mediados del siglo XX y los descubrimientos experimentales que mostraron que estos dispositivos podían reemplazar las funciones de las válvulas o tubos de vacío, que se volvieron rápidamente obsoletos al no poder competir con el pequeño tamaño, el consumo de energía moderado, los tiempos de conmutación mínimos, la confiabilidad, la capacidad de producción en mas.

• TIPOS 

Existen al menos tres tipos de circuitos integrados:

*Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo monocristal, habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio, silicio-germanio, etc.

*Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología permitieron fabricar resistores precisos.

*Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula, transistores, diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico, interconectados con pistas conductoras. Los resistores se depositan por serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con láser. Todo ello se encapsula, en cápsulas plásticas o metálicas, dependiendo de la disipación de energía calórica requerida. En muchos casos, la cápsula no está "moldeada", sino que simplemente se cubre el circuito con una resina epoxi para protegerlo. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para aplicaciones en módulos de radio frecuencia (RF), fuentes de alimentación, circuitos de encendido para automóvil, etc.

• CLASIFICACIÓN 

Atendiendo al nivel de integración -número de componentes- los circuitos integrados se pueden clasificar en:

-SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistores

-MSI (Medium Scale Integration) medio: 101 a 1.000 transistores

-LSI (Large Scale Integration) grande: 1.001 a 10.000 transistores

-VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10.001 a 100.000 transistores

-ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: 100.001 a 1.000.000 transistores

-GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: más de un millón de transistores

En cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:

Circuitos integrados analógicos.

Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta circuitos completos y funcionales, como amplificadores, osciladores o incluso receptores de radio completos.

Circuitos integrados digitales.

Pueden ser desde básicas puertas lógicos (AND, OR, NOT) hasta los más complicados microprocesadores o microcontroladores.

Algunos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un sistema mayor y más complejo.

En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido, de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, además de un montaje más eficaz y rápido.

• DISIPACIÓN DE POTENCIA

Los circuitos eléctricos disipan potencia. Cuando el número de componentes integrados en un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipación de esta potencia, también crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo. Además, en muchos casos es un sistema de realimentación positiva, de modo que cuanto mayor sea la temperatura, más corriente conduce, fenómeno que se suele llamar "embalamiento térmico" y, que si no se evita, llega a destruir el dispositivo. Los amplificadores de audio y los reguladores de tensión son proclives a este fenómeno, por lo que suelen incorporar protecciones térmicas.

• LIMITES EN LOS COMPONENTES

Los componentes disponibles para integrar tienen ciertas limitaciones, que difieren de las de sus contrapartidas discretas.

Resistores. Son indeseables por necesitar una gran cantidad de superficie. Por ello sólo se usan valores reducidos y en tecnologías MOS se eliminan casi totalmente.

Condensadores. Sólo son posibles valores muy reducidos y a costa de mucha superficie. Como ejemplo, en el amplificador operacional μA741, el condensador de estabilización viene a ocupar un cuarto del chip.

Inductores. Se usan comúnmente en circuitos de radiofrecuencia, siendo híbridos muchas veces. En general no se integran.

• DENSIDAD DE INTEGRACIÓN 

Durante el proceso de fabricación de los circuitos integrados se van acumulando los defectos, de modo que cierto número de componentes del circuito final no funcionan correctamente. Cuando el chip integra un número mayor de componentes, estos componentes defectuosos disminuyen la proporción de chips funcionales. Es por ello que en circuitos de memorias, por ejemplo, donde existen millones de transistores, se fabrican más de los necesarios, de manera que se puede variar la interconexión final para obtener la organización especificada.

• EJEMPLO

LOS PRINCIPALES FABRICANTES DE MICROPROCESADORES

 *MOTOROLA: Fabrica de dispositivos semiconductores fundada en 1928 por PAUL GALVIN en Chicago. Su primer producto permitió que los radios domésticos usaran la corriente doméstica en lugar de baterías. En los años 30 fabricó radios para automóviles y en 1947 MOTOROLA se formó como compañía, con el tiempo produjo televisores, equipos de radio telefonía y equipos de sonido. Esta compañía es la fabricante del microprocesador 68000

*INTEL: INTEL CORPORATION Es una fabrica líder de dispositivos semiconductores que fue fundada en 1968 por BOB NOYCE y GORDEN MORE en MOUNTAIN VIEW, California. Un año mas tarde introdujo su primer producto un chip RAM bipolar estático de 64 bits. Para 1971 los chips de memoria comenzaron a reemplazar los núcleos de ferrita. Intel fue la empresa que inventó el microprocesador en 1971 con el nombre de chip 4004 y su primer gran éxito fue el microprocesador 8086. Intel produce además circuitos electrónicos con aplicaciones especiales para la industria

*HEWLETT-PACKARD: Compañía fabricante de computadoras fundada en el año de 1939 por WILLIAM HEWLETT y DAVID PACKARD en California, su primer gran cliente fue WALT DISNEY STUDIOS, a quien le vendió elementos para desarrollar el sonido de sus películas. En 1966 entró al campo de computadoras con la 2116 A la primera de la familia HP 1000, para la supervisión y control de procesos. En 1972 lanzó la serie HP 3000 un sistema multiusuario de gran rendimiento y fiabilidad. En ese mismo año lanzó su primera calculadora electrónica que remplazó la regla de cálculo la HP-35, en 1982 presentó la primera estación de trabajo la HP 9000, también desarrollo su primera PC LA HP TOUCHSCREEN 150 de modesta aceptación, y en 1985 la primera 286 con MSDOS llamada VECTRA compatible con IBM. En 1984 desarrollo la primera impresora LASER JET, creando un estándar para la industria. Hoy en día es una compañía líder en la fabricación y comercialización de impresoras de alta calidad.

• ÚLTIMOS MODELOS

Fecha	Nombre	Promotor	Reloj	Proceso
2010	POWER7	IBM	3-4.14 GHz	45 nm
2010	Itanium "Tukwila"	Intel	2 GHz	65 nm
2010	Opteron "Magny-Cours"	AMD	1.7-2.4 GHz	45 nm
2010	Xeon "Nehalem-EX"	Intel	1.73-2.66 GHz	45 nm
2010	z196	IBM	3.8-5.2 GHz	45 nm
2010	SPARC T3	Sol	1,6 GHz	45 nm
2010	SPARC64 VII +	Fujitsu	2.66-3.0 GHz	45 nm
2010	Intel "Westmere"	Intel	1.86-3.33 GHz	32 nm
2011	Intel "Sandy Bridge"	Intel	1.6-3.4 GHz	32 nm
2011	AMD Fusion	AMD	1.0-1.6 GHz	40 nm
2011	Xeon E7	Intel	1.73-2.67 GHz	32 nm
2011	SPARC64 VIIIfx	Fujitsu	2,0 GHz	45 nm
2011	AMD FX "Bulldozer"	AMD	3.1-3.6 GHz	32 nm
2011	SPARC T4	Oráculo	De 2,8 a 3 GHz	40 nm