¿Cuáles son los usos de los circuitos integrados?

Los usos de los circuitos integrados a partir de 2011 están muy extendidos debido a las ventajas únicas que ofrecen sobre los circuitos electrónicos tradicionales. Se encuentran en todos los dispositivos electrónicos que tienen algún tipo de control por microprocesador, desde teléfonos celulares y reproductores de música portátiles hasta sistemas de juegos, computadoras personales y otros dispositivos digitales. Esto se debe a que un circuito integrado (IC) o chip para los estándares contemporáneos del siglo XXI es un dispositivo extremadamente sofisticado, que empaqueta hasta millones de componentes electrónicos como transistores, resistencias y condensadores en un área de unos pocos centímetros cuadrados en una oblea de silicio. . Sin embargo, los primeros usos de los circuitos integrados eran bastante limitados cuando se construyeron los primeros modelos en 1958 y 1959, ya que eran dispositivos primitivos en el momento que eran difíciles de producir en masa.

A Jack Kilby, investigador de Texas Instruments en los Estados Unidos, se le atribuye ser una de las primeras personas en ver los posibles beneficios y usos de los circuitos integrados. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 2000 por su contribución al desarrollo del circuito electrónico. Aunque el concepto para el chip IC se remonta a investigaciones anteriores ya en 1949 por ingenieros alemanes, Kilby y otro investigador con sede en los Estados Unidos llamado Robert Noyce fueron los primeros en presentar patentes para la idea.

El enorme salto que dio el chip IC al diseño de circuitos electrónicos se basa en una limitación que los fabricantes de productos electrónicos enfrentaban a fines de la década de 1950. El transistor había reemplazado los tubos de vacío, pero los componentes eléctricos básicos para circuitos como transistores, condensadores y resistencias solo podían hacerse tan pequeños, ya que sujetarlos con unas pinzas y soldarlos en una placa de circuito se hacía cada vez más difícil a medida que se volvían cada vez más pequeños. . La idea de grabar la funcionalidad de estos componentes en una oblea de silicio eliminó la necesidad de soldar individualmente los componentes portátiles, y los usos de los circuitos integrados comenzaron a dispararse una vez que los métodos de fabricación se perfeccionaron a mediados y finales de la década de 1960.

Si bien los primeros circuitos integrados se denominaron circuitos de integración a pequeña escala (SSI) y contenían solo unas pocas docenas de componentes, fueron vitales para los proyectos aeroespaciales en ese momento, como los controles del sistema de misiles Minuteman nuclear de EE. UU. Y las computadoras digitales utilizadas por el programa de misión estadounidense Apollo Moon. Estos usos, así como las necesidades de la Marina de los EE. UU., Representaron la mayor parte de la demanda inicial de circuitos integrados a partir de 1962. En 1968, los usos de los circuitos integrados habían comenzado a extenderse a la electrónica de consumo, con su capacidad de procesar modulada en frecuencia (FM ) Sonido en televisores.

A medida que se amplió el número de componentes que se podían colocar en un chip, los usos de los circuitos integrados se extendieron mucho más. Los modelos de chips de integración de mediana escala (MSI) contenían cientos de componentes a fines de la década de 1960, y la integración de gran escala (LSI) podría colocar varios miles de componentes en un chip cinco años después. A partir de ahí, el crecimiento de cuántos componentes se pueden empaquetar en un área de unos pocos centímetros cuadrados aumentó exponencialmente. La integración a gran escala (VLSI) que permite cientos de miles de componentes conectados a principios de la década de 1980, y los diseños de circuitos integrados tridimensionales (3D-IC) a partir de 2011 permiten que millones o miles de millones de componentes se empaqueten en una red que está interconectado tanto horizontal como verticalmente en múltiples capas de obleas de semiconductores.

A partir de 2011, las funciones de control múltiple y procesamiento matemático que puede realizar un circuito integrado los ha convertido en dispositivos ubicuos en la mayoría de los productos electrónicos de consumo, desde radios y televisores hasta calculadoras y relojes digitales. Los usos de los circuitos integrados están muy extendidos en las plantas industriales y en la robótica, así como para los controles en los sistemas de automóviles y aviones. A medida que se vuelven más sofisticados y económicos de fabricar, también se encuentran en artículos desechables, como tarjetas de felicitación que reproducen música. Las etiquetas de identificación por radiofrecuencia (RFID) en el empaque de productos de consumo desechables que las tiendas minoristas usan para rastrear el inventario también son una ubicación común para los chips IC, y las etiquetas RFID se agregan a otros productos como pasaportes y tarjetas de crédito.