b'\n_START_ARTICLE_\nCircuito integrado\n_START_PARAGRAPH_\nUn circuito integrado (CI), tambi\xc3\xa9n conocido como chip o microchip, es una estructura de peque\xc3\xb1as dimensiones de material semiconductor, normalmente silicio, de algunos mil\xc3\xadmetros cuadrados de superficie (\xc3\xa1rea), sobre la que se fabrican circuitos electr\xc3\xb3nicos generalmente mediante fotolitograf\xc3\xada y que est\xc3\xa1 protegida dentro de un encapsulado de pl\xc3\xa1stico o de cer\xc3\xa1mica.\xe2\x80\x8b El encapsulado posee conductores met\xc3\xa1licos apropiados para hacer conexi\xc3\xb3n entre el circuito integrado y un circuito impreso._NEWLINE_Los CI se hicieron posibles gracias a descubrimientos experimentales que mostraban que artefactos semiconductores pod\xc3\xadan realizar las funciones de los tubos de vac\xc3\xado, as\xc3\xad como a los avances cient\xc3\xadficos de la fabricaci\xc3\xb3n de semiconductores a mediados del siglo XX. La integraci\xc3\xb3n de grandes cantidades de peque\xc3\xb1os transistores dentro de un peque\xc3\xb1o espacio fue un gran avance en la elaboraci\xc3\xb3n manual de circuitos utilizando componentes electr\xc3\xb3nicos discretos. La capacidad de producci\xc3\xb3n masiva de los circuitos integrados, as\xc3\xad como la fiabilidad y acercamiento a la construcci\xc3\xb3n de un diagrama a bloques en circuitos, aseguraba la r\xc3\xa1pida adopci\xc3\xb3n de los circuitos integrados estandarizados en lugar de dise\xc3\xb1os utilizando transistores discretos._NEWLINE_Los CI tienen dos principales ventajas sobre los circuitos discretos: costo y rendimiento. El bajo costo es debido a los chips; ya que posee todos sus componentes impresos en una unidad de fotolitograf\xc3\xada en lugar de ser construidos un transistor a la vez. M\xc3\xa1s a\xc3\xban, los CI empaquetados usan mucho menos material que los circuitos discretos. El rendimiento es alto ya que los componentes de los CI cambian r\xc3\xa1pidamente y consumen poco poder (comparado sus contrapartes discretas) como resultado de su peque\xc3\xb1o tama\xc3\xb1o y proximidad de todos sus componentes. Desde 2012, el intervalo de \xc3\xa1rea de chips t\xc3\xadpicos es desde unos pocos mil\xc3\xadmetros cuadrados a alrededor de 450\xc2\xa0 mm\xc2\xb2, con hasta 9 millones de transistores por mm\xc2\xb2._NEWLINE_Los circuitos integrados son usados en pr\xc3\xa1cticamente todos los equipos electr\xc3\xb3nicos hoy en d\xc3\xada, y han revolucionado el mundo de la electr\xc3\xb3nica. Computadoras, tel\xc3\xa9fonos m\xc3\xb3viles, y otros dispositivos electr\xc3\xb3nicos que son parte indispensables de las sociedades modernas, son posibles gracias a los bajos costos de los circuitos integrados.\n_START_SECTION_\nHistoria\n_START_PARAGRAPH_\nEn abril de 1958, el ingeniero alem\xc3\xa1n Werner Jacobi\xe2\x80\x8b (Siemens AG) completa la primera solicitud de patente para circuitos integrados con dispositivos amplificadores de semiconductores. Jacobi realiz\xc3\xb3 una t\xc3\xadpica aplicaci\xc3\xb3n industrial para su patente, la cual no fue registrada._NEWLINE_M\xc3\xa1s tarde, la integraci\xc3\xb3n de circuitos fue conceptualizada por el cient\xc3\xadfico de radares Geoffrey Dummer (1909-2002), que estaba trabajando para la Royal Radar Establishment del Ministerio de Defensa Brit\xc3\xa1nico, a finales de la d\xc3\xa9cada de 1940 y principios de la d\xc3\xa9cada de 1950._NEWLINE_Reci\xc3\xa9n empleado por Texas Instruments, Jack S. Kilby registr\xc3\xb3 sus ideas iniciales sobre el circuito integrado en julio de 1958, demostrando con \xc3\xa9xito el primer ejemplo integrado de trabajo el 12 de septiembre de 1958. En su solicitud de patente del 6 de febrero de 1959, Kilby describi\xc3\xb3 su nuevo dispositivo como "un cuerpo de material semiconductor ... en el que todos los componentes del circuito electr\xc3\xb3nico est\xc3\xa1n completamente integrados". Se trataba de un dispositivo de germanio que integraba seis transistores en una misma base semiconductora para formar un oscilador de rotaci\xc3\xb3n de fase. El primer cliente de la nueva invenci\xc3\xb3n fue el Fuerza A\xc3\xa9rea de los Estados Unidos._NEWLINE_En el a\xc3\xb1o 2000 Kilby fue galardonado con el Premio Nobel de F\xc3\xadsica por la enorme contribuci\xc3\xb3n de su invento al desarrollo de la tecnolog\xc3\xada.\xe2\x80\x8b_NEWLINE_Robert Noyce desarroll\xc3\xb3 su propio circuito integrado, que patent\xc3\xb3 unos seis meses despu\xc3\xa9s. Adem\xc3\xa1s resolvi\xc3\xb3 algunos problemas pr\xc3\xa1cticos que pose\xc3\xada el circuito de Kilby, como el de la interconexi\xc3\xb3n de todos los componentes; al simplificar la estructura del chip mediante la adici\xc3\xb3n de metal en una capa final y la eliminaci\xc3\xb3n de algunas de las conexiones, el circuito integrado se hizo m\xc3\xa1s adecuado para su producci\xc3\xb3n en masa. Adem\xc3\xa1s de ser uno de los pioneros del circuito integrado, Robert Noyce tambi\xc3\xa9n fue uno de los cofundadores de Intel Corporation, uno de los mayores fabricantes de circuitos integrados del mundo.\xe2\x80\x8b_NEWLINE_Los circuitos integrados se encuentran en todos los aparatos electr\xc3\xb3nicos modernos, tales como relojes, autom\xc3\xb3viles, televisores, reproductores MP3, tel\xc3\xa9fonos m\xc3\xb3viles, computadoras, equipos m\xc3\xa9dicos, etc._NEWLINE_El desarrollo de los circuitos integrados fue posible gracias a descubrimientos experimentales que demostraron que los semiconductor, particularmente los transistores, pueden realizar algunas de las funciones de las v\xc3\xa1lvulas de vac\xc3\xado._NEWLINE_La integraci\xc3\xb3n de grandes cantidades de diminutos transistores en peque\xc3\xb1os chips fue un enorme avance sobre el ensamblaje manual de los tubos de vac\xc3\xado (v\xc3\xa1lvulas) y en la fabricaci\xc3\xb3n de circuitos electr\xc3\xb3nicos utilizando componentes discretos._NEWLINE_La capacidad de producci\xc3\xb3n masiva de circuitos integrados, su confiabilidad y la facilidad de agregarles complejidad, llev\xc3\xb3 a su estandarizaci\xc3\xb3n, reemplazando circuitos completos con dise\xc3\xb1os que utilizaban transistores discretos, y adem\xc3\xa1s, llevando r\xc3\xa1pidamente a la obsolescencia a las v\xc3\xa1lvulas o tubos de vac\xc3\xado._NEWLINE_Son tres las ventajas m\xc3\xa1s importantes que tienen los circuitos integrados sobre los circuitos electr\xc3\xb3nicos construidos con componentes discretos: su menor costo; su mayor eficiencia energ\xc3\xa9tica y su reducido tama\xc3\xb1o. El bajo costo es debido a que los CI son fabricados siendo impresos como una sola pieza por fotolitograf\xc3\xada a partir de una oblea, generalmente de silicio, permitiendo la producci\xc3\xb3n en cadena de grandes cantidades, con una muy baja tasa de defectos. La elevada eficiencia se debe a que, dada la miniaturizaci\xc3\xb3n de todos sus componentes, el consumo de energ\xc3\xada es considerablemente menor, a iguales condiciones de funcionamiento que un circuito electr\xc3\xb3nico hom\xc3\xb3logo fabricado con componentes discretos. Finalmente, el m\xc3\xa1s notable atributo, es su reducido tama\xc3\xb1o en relaci\xc3\xb3n a los circuitos discretos; para ilustrar esto: un circuito integrado puede contener desde miles hasta varios millones de transistores en unos pocos mil\xc3\xadmetros cuadrados.\xe2\x80\x8b_NEWLINE_Los avances que hicieron posible el circuito integrado han sido, fundamentalmente, los desarrollos en la fabricaci\xc3\xb3n de dispositivos semiconductores a mediados del siglo XX y los descubrimientos experimentales que mostraron que estos dispositivos pod\xc3\xadan reemplazar las funciones de las v\xc3\xa1lvulas o tubos de vac\xc3\xado, que se volvieron r\xc3\xa1pidamente obsoletos al no poder competir con el peque\xc3\xb1o tama\xc3\xb1o, el consumo de energ\xc3\xada moderado, los tiempos de conmutaci\xc3\xb3n m\xc3\xadnimos, la confiabilidad, la capacidad de producci\xc3\xb3n en masa y la versatilidad de los CI.\xe2\x80\x8b_NEWLINE_Entre los circuitos integrados m\xc3\xa1s complejos y avanzados se encuentran los microprocesadores, que controlan numerosos aparatos, desde tel\xc3\xa9fonos m\xc3\xb3viles y horno de microondas hasta computadoras. Los chips de memorias digitales son otra familia de circuitos integrados, de importancia crucial para la moderna sociedad de la informaci\xc3\xb3n. Mientras que el costo de dise\xc3\xb1ar y desarrollar un circuito integrado complejo es bastante alto, cuando se reparte entre millones de unidades de producci\xc3\xb3n, el costo individual de los CI por lo general se reduce al m\xc3\xadnimo. La eficiencia de los CI es alta debido a que el peque\xc3\xb1o tama\xc3\xb1o de los chips permite cortas conexiones que posibilitan la utilizaci\xc3\xb3n de l\xc3\xb3gica de bajo consumo (como es el caso de CMOS), y con altas velocidades de conmutaci\xc3\xb3n._NEWLINE_A medida que transcurren los a\xc3\xb1os, los circuitos integrados van evolucionando: se fabrican en tama\xc3\xb1os cada vez m\xc3\xa1s peque\xc3\xb1os, con mejores caracter\xc3\xadsticas y prestaciones, mejoran su eficiencia y su eficacia, y se permite as\xc3\xad que mayor cantidad de elementos sean empaquetados (integrados) en un mismo chip (v\xc3\xa9ase la ley de Moore). Al tiempo que el tama\xc3\xb1o se reduce, otras cualidades tambi\xc3\xa9n mejoran (el costo y el consumo de energ\xc3\xada disminuyen, y a la vez aumenta el rendimiento). Aunque estas ganancias son aparentemente para el usuario final, existe una feroz competencia entre los fabricantes para utilizar geometr\xc3\xadas cada vez m\xc3\xa1s delgadas. Este proceso, y lo esperado para los pr\xc3\xb3ximos a\xc3\xb1os, est\xc3\xa1 muy bien descrito por la International Technology Roadmap for Semiconductors.\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nPopularidad\n_START_PARAGRAPH_\nSolo ha trascurrido medio siglo desde que se inici\xc3\xb3 su desarrollo y los circuitos integrados se han vuelto casi omnipresentes. Computadoras, tel\xc3\xa9fonos m\xc3\xb3viles y otras aplicaciones digitales son ahora partes de las sociedades modernas. La inform\xc3\xa1tica, las comunicaciones, la manufactura y los sistemas de transporte, incluyendo Internet, todos dependen de la existencia de los circuitos integrados. De hecho, muchos estudiosos piensan que la revoluci\xc3\xb3n digital causada por los circuitos integrados es uno de los sucesos m\xc3\xa1s significativos de la historia de la humanidad.\xe2\x80\x8b\n_START_SECTION_\nLimitaciones de los circuitos integrados\n_START_PARAGRAPH_\nExisten ciertos l\xc3\xadmites f\xc3\xadsicos y econ\xc3\xb3micos al desarrollo de los circuitos integrados. B\xc3\xa1sicamente, son barreras que se van alejando al mejorar la tecnolog\xc3\xada, pero no desaparecen. Las principales son:\n_START_SECTION_\nDisipaci\xc3\xb3n de potencia\n_START_PARAGRAPH_\nLos circuitos el\xc3\xa9ctricos disipan potencia. Cuando el n\xc3\xbamero de componentes integrados en un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipaci\xc3\xb3n de esta potencia, tambi\xc3\xa9n crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo. Adem\xc3\xa1s, en muchos casos es un sistema de realimentaci\xc3\xb3n positiva, de modo que cuanto mayor sea la temperatura, m\xc3\xa1s corriente conducen, fen\xc3\xb3meno que se suele llamar "embalamiento t\xc3\xa9rmico" y, que si no se evita, llega a destruir el dispositivo. Los amplificadores de audio y los reguladores de tensi\xc3\xb3n son proclives a este fen\xc3\xb3meno, por lo que suelen incorporar protecciones t\xc3\xa9rmicas._NEWLINE_Los circuitos de potencia, evidentemente, son los que m\xc3\xa1s energ\xc3\xada deben disipar. Para ello su c\xc3\xa1psula contiene partes met\xc3\xa1licas, en contacto con la parte inferior del chip, que sirven de conducto t\xc3\xa9rmico para transferir el calor del chip al disipador o al ambiente. La reducci\xc3\xb3n de resistividad t\xc3\xa9rmica de este conducto, as\xc3\xad como de las nuevas c\xc3\xa1psulas de compuestos de silicona,\xe2\x80\x8b permiten mayores disipaciones con c\xc3\xa1psulas m\xc3\xa1s peque\xc3\xb1as._NEWLINE_Los circuitos digitales resuelven el problema reduciendo la tensi\xc3\xb3n de alimentaci\xc3\xb3n y utilizando tecnolog\xc3\xadas de bajo consumo, como CMOS. Aun as\xc3\xad en los circuitos con m\xc3\xa1s densidad de integraci\xc3\xb3n y elevadas velocidades, la disipaci\xc3\xb3n es uno de los mayores problemas, lleg\xc3\xa1ndose a utilizar experimentalmente ciertos tipos de criostatos. Precisamente la alta resistividad t\xc3\xa9rmica del arseniuro de galio es su tal\xc3\xb3n de Aquiles para realizar circuitos digitales con \xc3\xa9l.\n_START_SECTION_\nCapacidades y autoinducciones par\xc3\xa1sitas\n_START_PARAGRAPH_\nEste efecto se refiere principalmente a las conexiones el\xc3\xa9ctricas entre el chip, la c\xc3\xa1psula y el circuito donde va montada, limitando su frecuencia de funcionamiento. Con pastillas m\xc3\xa1s peque\xc3\xb1as se reduce la capacidad y la autoinducci\xc3\xb3n de ellas. En los circuitos digitales excitadores de buses, generadores de reloj, etc, es importante mantener la impedancia de las l\xc3\xadneas y, todav\xc3\xada m\xc3\xa1s, en los circuitos de radio y de microondas.\n_START_SECTION_\nDensidad de integraci\xc3\xb3n\n_START_PARAGRAPH_\nDurante el proceso de fabricaci\xc3\xb3n de los circuitos integrados se van acumulando los defectos, de modo que cierto n\xc3\xbamero de componentes del circuito final no funcionan correctamente. Cuando el chip integra un n\xc3\xbamero mayor de componentes, estos componentes defectuosos disminuyen la proporci\xc3\xb3n de chips funcionales. Es por ello que en circuitos de memorias, por ejemplo, donde existen millones de transistores, se fabrican m\xc3\xa1s de los necesarios, de manera que se puede variar la interconexi\xc3\xb3n final para obtener la organizaci\xc3\xb3n especificada.'