La historia del circuito integrado es una de las más importantes dentro del ámbito de la electrónica. Condujo a otros desarrollos como la invención del microprocesador y más.
La invención del circuito integrado surgió de la necesidad de métodos más fiables y sencillos para la fabricación de equipos electrónicos, así como de la necesidad de conjuntos mucho más pequeños.
Aunque generalmente se acepta que los inventores del circuito integrado fueron Jack Kilby y Robert Noyce, muchos otros ingenieros y científicos participaron en el apoyo de estos inventos y en la colocación de las primeras piedras. De hecho, durante mucho tiempo se ha debatido sobre a quién se le debería dar el honor de atribuirle la invención del circuito integrado.
En el siguiente artículo conoceremos quién creó el circuito integrado, cuando se invento y en que año.
El inicio de una revolución microelectrónica
Durante las décadas de 1940 y 1950, los transistores, utilizados para amplificar, controlar o producir señales eléctricas, se consideraban la base de la electrónica. Sin embargo, a medida que avanzaba la tecnología, la electrónica se hizo más pequeña y los transistores no eran lo suficientemente compactos para caber en estos dispositivos en miniatura. Este problema dio lugar a una nueva ola de inventores e ingenieros que se dedicaron a encontrar una solución.
Uno de esos ingenieros fue Geoffrey Dummer, que trabajó en sistemas de radar en el Establecimiento de Investigación de Telecomunicaciones (TRE) del Reino Unido, ahora llamado Royal Radar Establishment. Mientras trabajaba en radares, adquirió un gran aprecio por su construcción y la confiabilidad de sus componentes. A través de su investigación, descubrió que muchas fallas en la electrónica se debían a cables o uniones de soldadura defectuosas que unían los distintos componentes de un circuito.
Dummer tuvo una idea innovadora: una única placa que pudiera incluir todos los elementos del circuito. Se le ocurrió el concepto de circuito integrado (CI) o microchip.
Dummer presentó este concepto en una conferencia técnica en Washington, D.C., el 7 de mayo de 1952. Al presentar este concepto radical, Dummer dijo:
Con la llegada del transistor y el trabajo en semiconductores en general, ahora parece posible imaginar equipos electrónicos en un bloque sólido sin cables de conexión. El bloque puede consistir en capas de materiales aislantes, conductores, rectificadores y amplificadores, y las funciones electrónicas se conectan directamente recortando zonas de las distintas capas.
Dummer se puso a trabajar para hacer realidad su idea, pero sus intentos se detuvieron cuando el gobierno británico dejó de financiar su proyecto. Aunque no pudo diseñar con éxito un circuito integrado que funcionara, el trabajo de Dummer ayudó a allanar el camino para una revolución en la microelectrónica.
Invención del Circuito Integrado
¿Cómo podrían dos personas inventar lo mismo exactamente al mismo tiempo?: Fácil: los Circuitos Integrados eran una idea a la espera de suceder. A mediados de la década de 1950, el mundo (y el ejército, en particular) había descubierto el asombroso potencial de las computadoras electrónicas y para visionarios como Kilby y Noyce era evidente que era necesario que hubiera una mejor manera de construir y conectar transistores en grandes cantidades.
En 1957, Jack Kilby, que trabajaba para el ejército estadounidense, propuso por primera vez la idea de crear pequeñas obleas de cerámica que contuvieran un componente cada una. Su idea dio lugar al Programa de Micromódulos, que era bastante prometedor. Sin embargo, cuando el proyecto para desarrollar esta idea empezó a cobrar fuerza, Kilby se inspiró en otro diseño aún más avanzado que se convirtió en el Circuito Integrado que conocemos hoy.
El prototipo de Kilby era primitivo en comparación con los estándares actuales, pero funcionaba y su idea se afianzó realmente cuando dejó el ejército y entró a trabajar en Texas Instruments.
Kilby estaba trabajando en Texas Instruments cuando se le ocurrió la idea que lo llamó el Principio Monolítico: tratar de construir todas las diferentes partes de un circuito electrónico en un chip de silicio. El 12 de septiembre de 1958, construyó a mano el primer circuito integrado del mundo utilizando un chip de germanio (un elemento semiconductor similar al silicio) y Texas Instruments solicitó una patente sobre la idea el 6 de febrero de 1959.
No es de extrañar que los primeros clientes del invento de Kilby fueran las Fuerzas Aéreas estadounidenses. No pasó mucho tiempo antes de que muchos dispositivos electrónicos comunes se diseñaran con el CI en mente. Por su participación en la invención del primer circuito integrado verdadero, Kilby ganó el Premio Nobel en 2000. Nueve años después, su trabajo fue calificado de hito por el IEEE.
Desarrollo y producción
Aunque el CI de Kilby fue revolucionario, no estuvo exento de problemas. Uno de los más problemáticos era que su CI o chip estaba fabricado con germanio. Unos seis meses después de que se patentara el Circuito Integrado de Kilby, Robert Noyce, que trabajaba en Fairchild Semiconductor (un pequeño grupo de asociados que originalmente habían trabajado para el pionero de los transistores William Shockley), reconoció las limitaciones del germanio y creó su propio chip fabricado con silicio.
Al mismo tiempo, Jay Last, que dirigía el equipo de desarrollo de Fairchild Semiconductor, trabajaba en la producción del primer circuito integrado planar. En lugar de una versión singular, utilizaría transistores en dos pares para que pudieran funcionar por separado. Se hizo una ranura entre los transistores para que pudieran funcionar correctamente. A pesar de lo revolucionaria que era la idea de Last y del éxito del prototipo, los jefes de Fairchild no entendieron ni reconocieron su trabajo, por lo que le despidieron.
Fairchild siguió adelante y creó chips de CI para utilizarlos en la nave espacial Apolo que fue a la luna. Fue este programa, junto con el uso de chips para satélites, lo que hizo que el CI pasara de las aplicaciones militares al mercado comercial. También redujo el precio del CI de forma drástica, lo que lo hizo perfecto para su uso en muchos dispositivos electrónicos.
Noyce, que se quedó en Fairchild, utilizó una idea de Kurt Lehovec, que trabajaba en Sprague Electric, para crear el aislamiento de la unión p-n. Se trataba de un nuevo y valioso concepto para el Circuito Integrado, ya que permitía que los transistores colocados en su interior funcionaran independientemente unos de otros. Esto abrió nuevas posibilidades para el chip y no pasó mucho tiempo antes de que Fairchild Semiconductor desarrollara las compuertas autoalineadas, que es lo que utilizan hoy todos los chips informáticos CMOS.
El desarrollo de las compuertas auto-alineadas se atribuye por primera vez a Federico Faggin, quien tuvo la idea en 1968 y fue reconocido por su trabajo en 2010 cuando recibió la Medalla Nacional de Tecnología e Innovación.
Acuerdo entre Texas Instruments y Fairchild
Hubo una superposición considerable entre el trabajo de los dos hombres y Texas Instruments y Fairchild lucharon en los tribunales durante gran parte de la década de 1960 sobre quién había desarrollado realmente el circuito integrado. Finalmente, en 1969, las empresas acordaron compartir la idea.
Sin embargo, sería el ordenador el que vio el mayor beneficio. En la década de 1950, los ordenadores eran dispositivos enormes que apenas podían contener unos pocos megabytes. La incorporación del chip integrado, combinada con otras innovaciones, permitió que los ordenadores redujeran considerablemente su tamaño al tiempo que ganaban en memoria.
Jack Kilby y Robert Noyce: Inventores del Circuito Integrado
Jack Kilby y Robert Noyce son ahora considerados, con razón, inventores conjuntos de posiblemente la tecnología más importante y de mayor alcance desarrollada en el siglo XX. Ambos hombres fueron incluidos en el Salón de la Fama de los Inventores Nacionales (Kilby en 1982, Noyce el año siguiente). El avance de Kilby también fue reconocido con la concesión de la mitad del premio Nobel de Física en el 2000 (como Kilby señaló muy generosamente en su discurso de aceptación, Noyce seguramente habría compartido el premio también si no hubiera muerto de un ataque al corazón una década antes).
Si bien Kilby es recordado como un científico brillante, el legado de Noyce tiene una dimensión adicional. En 1968, cofundó la empresa Intel Electronics con Gordon Moore (1929), que pasó a desarrollar el microprocesador (computadora de un solo chip) en 1974. Con IBM, Microsoft, Apple y otras empresas pioneras, Intel se acredita con ayudar a llevar computadoras personales asequibles a nuestros hogares y lugares de trabajo. Gracias a Noyce y Kilby, y los brillantes ingenieros que posteriormente desarrollaron su trabajo, ahora hay algo así como dos mil millones de computadoras en uso en todo el mundo, muchas de ellas incorporadas en teléfonos celulares, dispositivos portátiles de navegación por satélite y otros dispositivos electrónicos.
Hoy en día, el Circuito Integrado sigue siendo una parte vital de muchos tipos de dispositivos electrónicos. Está reconocido como uno de los inventos más importantes del siglo XX. Esto hace que Jack Kilby y Robert Noyce sean considerados los inventores del chip integrado. Si bien Kirby fue el primero, Noyce añadió los elementos adecuados para que el Circuito Integrado funcionara correctamente y le diera el potencial que ha demostrado a lo largo de las décadas.
Historia de los Circuitos Integrados
- 1949: Werner Jacobi patenta un amplificador integrado en Siemens.
- 7 de mayo de 1952: Geoffrey Dummer concibe por primera vez un circuito integrado monolítico en 1952.
- 1 de diciembre de 1957: Jean Hoerni concibe una tecnología planar bipolar.
- 28 de agosto de 1958: Jack Kilby lo implementa por primera vez como un CI heterogéneo de transistores unidos por cable.
- Finales de 1958: Kurt Lehovec concibe la manera de aislar los transistores en el silicio. Patente presentada el 22 de abril de 1959
- 23 de enero de 1959: El primer circuito integrado planar con interconexión metálica con patrón litográfico se describe en el cuaderno de Robert Noyce. Esto se convertiría en la base de toda la tecnología de CI moderna.
- 12 de marzo de 1959: Primer prototipo de transistor planar realizado por Hoerni, que se convertiría en el transitorio planar 2N1613 anunciado por Fairchild Semiconductor en abril de 1960.
- 27 de septiembre de 1960: El grupo Jay Last produce con éxito un circuito integrado.