The History of the Integrated Circuit

Integrated Circuits Integrated Circuits

Our world is full of integrated circuits. Nuestro mundo está lleno de circuitos integrados. You find several of them in computers. Encontrar varios de ellos en las computadoras. For example, most people have probably heard about the microprocessor. Por ejemplo, la mayoría de la gente ha oído hablar de el microprocesador. The microprocessor is an integrated circuit that processes all information in the computer. El microprocesador es un circuito integrado que procesa toda la información en la computadora. It keeps track of what keys are pressed and if the mouse has been moved. Se realiza un seguimiento de lo que se pulsan las teclas y si el ratón se ha movido. It counts numbers and runs programs, games and the operating system. Integrated circuits are also found in almost every modern electrical device such as cars, television sets, CD players, cellular phones, etc. But what is an integrated circuit and what is the history behind it? Cuenta los números y ejecuta los programas, juegos y el sistema operativo. Los circuitos integrados también se encuentran en casi todos los dispositivos eléctricos modernos, tales como automóviles, televisores, reproductores de CD, teléfonos celulares, etc, pero lo que es un circuito integrado y lo que es la historia detrás de esto?
Electric Circuits Circuitos eléctricos
The integrated circuit is nothing more than a very advanced electric circuit. An electric circuit is made from different electrical components such as transistors, resistors, capacitors and diodes, that are connected to each other in different ways. El circuito integrado no es más que un circuito eléctrico muy avanzada. Un circuito eléctrico está compuesto de diferentes componentes eléctricos tales como los transistores, resistencias, capacitores y diodos, que están conectados entre sí de diferentes maneras. These components have different behaviors. Estos componentes tienen comportamientos diferentes.
The transistor acts like a switch. El transistor actúa como un interruptor. It can turn electricity on or off, or it can amplify current. Se puede convertir en electricidad o apagado, o puede amplificar corriente. It is used for example in computers to store information, or in stereo amplifiers to make the sound signal stronger. Se utiliza por ejemplo en las computadoras para almacenar información, o en los amplificadores estéreo para hacer la señal de sonido más fuerte.
The resistor limits the flow of electricity and gives us the possibility to control the amount of current that is allowed to pass. Resistors are used, among other things, to control the volume in television sets or radios. La resistencia limita el flujo de electricidad y nos da la posibilidad de controlar la cantidad de corriente que se deja pasar. Connectors se utilizan, entre otras cosas, para controlar el volumen de los televisores o radios.
The capacitor collects electricity and releases it all in one quick burst; like for instance in cameras where a tiny battery can provide enough energy to fire the flashbulb. El condensador se acumula la electricidad y lo libera todo en una ráfaga rápida, como por ejemplo en las cámaras donde una pequeña batería puede proporcionar la energía suficiente para disparar el flash.
The diode stops electricity under some conditions and allows it to pass only when these conditions change. El diodo deja de electricidad en ciertas condiciones y permite que pase sólo cuando estas condiciones cambian. This is used in, for example, photocells where a light beam that is broken triggers the diode to stop electricity from flowing through it. Esto se utiliza, por ejemplo, fotocélulas, donde un rayo de luz que se ha roto desencadena el diodo para detener la electricidad fluya a través de ella.
These components are like the building blocks in an electrical construction kit. Depending on how the components are put together when building the circuit, everything from a burglar alarm to a computer microprocessor can be constructed. Estos componentes son como los bloques de construcción en un kit de construcción eléctrica. Dependiendo de cómo los componentes se unen al construir el circuito, todo desde una alarma a un microprocesador de computadora puede ser construida.
The Transistor vs. the Vacuum Tube El transistor frente a El tubo de vacío
Of the components mentioned above, the transistor is the most important one for the development of modern computers. De los componentes mencionados anteriormente, el transistor es el más importante para el desarrollo de los ordenadores modernos. Before the transistor, engineers had to use vacuum tubes. Antes de que el transistor, los ingenieros tuvieron que utilizar los tubos de vacío. Just as the transistor, the vacuum tube can switch electricity on or off, or amplify a current. Así como el transistor, el tubo de vacío puede cambiar o desactivar la electricidad, o amplificar una corriente. So why was the vacuum tube replaced by the transistor? ¿Entonces por qué el tubo de vacío fue reemplazado por el transistor? There are several reasons. Hay varias razones.
The vacuum tube looks and behaves very much like a light bulb; it generates a lot of heat and has a tendency to burn out. El tubo de vacío se ve y se comporta muy similar a una bombilla de luz, sino que genera una gran cantidad de calor y tiene una tendencia a quemarse. Also, compared to the transistor it is slow, big and bulky. Además, en comparación con el transistor es lenta, grandes y voluminosas.
When engineers tried to build complex circuits using the vacuum tube, they quickly became aware of its limitations. Cuando los ingenieros trataron de construir circuitos complejos utilizando el tubo de vacío, rápidamente se dio cuenta de sus limitaciones. The first digital computer ENIAC, for example, was a huge monster that weighed over thirty tons, and consumed 200 kilowatts of electrical power. El primer ordenador digital ENIAC, por ejemplo, era un monstruo enorme que pesaba más de treinta toneladas y consumía 200 kilovatios de energía eléctrica. It had around 18,000 vacuum tubes that constantly burned out, making it very unreliable. Había alrededor de 18.000 tubos de vacío que constantemente quemados, lo que es muy poco fiable.
When the transistor was invented in 1947 it was considered a revolution. Small, fast, reliable and effective, it quickly replaced the vacuum tube. Cuando se inventó el transistor en 1947 se consideró una revolución. Pequeño, rápido, fiable y eficaz, es rápidamente reemplazado el tubo de vacío. Freed from the limitations of the vacuum tube, engineers finally could begin to realize the electrical constructions of their dreams, or could they? Liberado de las limitaciones del tubo de vacío, los ingenieros pudieron finalmente comenzar a darse cuenta de las construcciones eléctrica de sus sueños, o podrían hacerlo?
The Tyranny of Numbers La tiranía de los números
With the small and effective transistor at their hands, electrical engineers of the 50s saw the possibilities of constructing far more advanced circuits than before. Con el pequeño transistor y eficaz en sus manos, los ingenieros eléctricos de los años 50 vio la posibilidad de construir circuitos mucho más avanzado que antes. However, as the complexity of the circuits grew, problems started arising. Sin embargo, como la complejidad de los circuitos creció, empezaron los problemas que surjan.
When building a circuit, it is very important that all connections are intact. Al construir un circuito, es muy importante que todas las conexiones están intactas. If not, the electrical current will be stopped on its way through the circuit, making the circuit fail. Before the integrated circuit, assembly workers had to construct circuits by hand, soldering each component in place and connecting them with metal wires. Si no, la corriente eléctrica se detiene en su camino a través del circuito, haciendo que el circuito no. Antes de que el circuito integrado, los trabajadores de la Asamblea han tenido que construir circuitos a mano, soldadura de cada componente en su lugar y de conectarlos con cables de metal. Engineers soon realized that manually assembling the vast number of tiny components needed in, for example, a computer would be impossible, especially without generating a single faulty connection. Ingenieros de pronto se dio cuenta de que montar manualmente el gran número de minúsculos componentes necesarios, por ejemplo, un ordenador sería imposible, sobre todo sin generar un error de conexión único.
Another problem was the size of the circuits. Otro problema fue el tamaño de los circuitos. A complex circuit, like a computer, was dependent on speed. Un circuito complejo, como un ordenador, depende de la velocidad. If the components of the computer were too large or the wires interconnecting them too long, the electric signals couldn't travel fast enough through the circuit, thus making the computer too slow to be effective. Si los componentes del equipo eran demasiado grandes o los cables de interconexión de los mismos demasiado tiempo, las señales eléctricas no pueden viajar con suficiente rapidez a través del circuito, con lo que el ordenador es demasiado lento para ser eficaz.
So there was a problem of numbers. Así que hubo un problema de números. Advanced circuits contained so many components and connections that they were virtually impossible to build. Circuitos de avanzada en sus componentes de tantos y conexiones que eran prácticamente imposible de construir. This problem was known as the tyranny of numbers. Este problema se conoce como la tiranía de los números.
Jack Kilby's Chip - the Monolithic Idea Chip Jack Kilby - la idea monolítica
In the summer of 1958 Jack Kilby at Texas Instruments found a solution to this problem. En el verano de 1958 Jack Kilby en Texas Instruments encontrado una solución a este problema. He was newly employed and had been set to work on a project to build smaller electrical circuits. Fue recién empleados y se ha puesto a trabajar en un proyecto para construir pequeños circuitos eléctricos. However, the path that Texas Instruments had chosen for its miniaturization project didn't seem to be the right one to Kilby. Sin embargo, el camino que había elegido de Texas Instruments para su proyecto de miniaturización no parece ser el derecho a Kilby.
Because he was newly employed, Kilby had no vacation like the rest of the staff. Working alone in the lab, he saw an opportunity to find a solution of his own to the miniaturization problem. Debido a que era recién empleados, Kilby no tenía vacaciones como el resto del personal. El trabajo individual en el laboratorio, que vio una oportunidad de encontrar una solución propia al problema de la miniaturización. Kilby's idea was to make all the components and the chip out of the same block (monolith) of semiconductor material. Kilby idea era hacer todos los componentes y el chip de la misma cuadra (monolito) de material semiconductor. When the rest of the workers returned from vacation, Kilby presented his new idea to his superiors. Cuando el resto de los trabajadores de regresar de vacaciones, Kilby presentó su nueva idea a sus superiores. He was allowed to build a test version of his circuit. Se le permitió construir una versión de prueba de su circuito. In September 1958, he had his first integrated circuit ready. En septiembre de 1958, tuvo su primer circuito integrado listo. It was tested and it worked perfectly! Se ha probado y ha funcionado perfectamente!
Although the first integrated circuit was pretty crude and had some problems, the idea was groundbreaking. Aunque el primer circuito integrado fue muy crudo y había algunos problemas, la idea fue innovadora. By making all the parts out of the same block of material and adding the metal needed to connect them as a layer on top of it, there was no more need for individual discrete components. No more wires and components had to be assembled manually. Al hacer que todas las partes de la misma cuadra de materiales, y agregar el metal necesario para conectarse como una capa por encima de ella, no había más necesidad de que los componentes individuales discretos. Olvídate de los cables y componentes tenían que ser montados manualmente. The circuits could be made smaller and the manufacturing process could be automated. Los circuitos podrían ser más pequeños y el proceso de fabricación puede ser automatizado.
Jack Kilby is probably most famous for his invention of the integrated circuit, for which he received the Nobel Prize in Physics in the year 2000. Jack Kilby es probablemente el más famoso por su invención del circuito integrado, por la que recibió el Premio Nobel de Física en el año 2000. After his success with the integrated circuit Kilby stayed with Texas Instruments and, among other things, he led the team that invented the hand-held calculator. Después de su éxito con el circuito integrado de Kilby se quedó con Texas Instruments y, entre otras cosas, dirigió el equipo que inventó la calculadora de bolsillo.
Robert Noyce Robert Noyce
Robert Noyce came up with his own idea for the integrated circuit. Robert Noyce llegó con su propia idea del circuito integrado. He did it half a year later than Jack Kilby. Él lo hizo medio año después de Jack Kilby. Noyce's circuit solved several practical problems that Kilby's circuit had, mainly the problem of interconnecting all the components on the chip. Circuito de Noyce resuelto varios problemas prácticos que el circuito de Kilby había, principalmente el problema de la interconexión de todos los componentes en el chip. This was done by adding the metal as a final layer and then removing some of it so that the wires needed to connect the components were formed. Esto se hizo mediante la adición del metal como una capa final y la eliminación de algunos de ellos a fin de que los cables necesarios para conectar los componentes se formaron. This made the integrated circuit more suitable for mass production. Esto hizo que el circuito integrado más adecuado para la producción en masa. Besides being one of the early pioneers of the integrated circuit, Robert Noyce also was one of the co-founders of Intel. Además de ser uno de los pioneros del circuito integrado, Robert Noyce también fue uno de los co-fundadores de Intel. Intel is one of the largest manufacturers of integrated circuits in the world. Intel es uno de los mayores fabricantes de circuitos integrados en el mundo.



Chip Production Today - in Short La producción de chips de hoy - en corto
Chip production today is based on photolithography. La producción de chips de hoy se basa en la fotolitografía. In photolithography a high energy UV-light is shone through a mask onto a slice of silicon covered with a photosensitive film. En la fotolitografía una alta energía UV-luz a través de una máscara en un trozo de silicio cubierto con una película fotosensible. The mask describes the parts of the chip and the UV-light will only hit the areas not covered by the mask. La máscara se describen las partes de la viruta y la luz UV sólo llegará a las zonas no cubiertas por la máscara. When the film is developed, the areas hit by light are removed. Cuando la película se desarrolla, las áreas afectadas por la luz se quitan. Now the chip has unprotected and protected areas forming a pattern that is the first step to the final components of the chip. Áreas Ahora el chip tiene protegidos y no protegidos que forman un patrón que es el primer paso a la final de los componentes del chip.
Next, the unprotected areas are processed so their electrical properties change. A continuación, las áreas protegidas son procesados por lo que sus propiedades eléctricas cambian. A new layer of material is added, and the entire process is then repeated to build the circuit, layer by layer. Una nueva capa de material se agrega, y todo el proceso se repite entonces para construir el circuito, capa por capa. When all the components have been made and the circuit is complete a layer of metal is added. Just as before, a layer of photosensitive film is applied and exposed through a mask. Cuando todos los componentes se han hecho y se completa el circuito de una capa de metal se añade. Al igual que antes, se aplica una capa de película fotosensible y expone a través de una máscara. However, this time the mask used describes the layout of the wires connecting all the parts of the chip. Sin embargo, esta vez la máscara utilizada describe la disposición de los cables de conexión de todas las partes del chip. The film is developed and the unexposed parts are removed. La película se desarrolla y las partes no expuestas se quitan. Next, the metal not protected with film is removed to form the wires. A continuación, el metal no protegidas con una película se retira para formar los alambres. Finally, the chip is tested and packaged. Por último, el chip se ha probado y envasados.
When making chips today, a process called "stepping" is often used. Cuando la fabricación de chips de hoy, un proceso llamado "refuerzo" se utiliza a menudo. On a big wafer of silicon the chips are made one next to the other. En una oblea de silicio grande de los chips se hacen uno al lado del otro. The silicon wafer is moved in steps under the mask and the UV-light to expose the wafer. La oblea de silicio se mueve en pasos bajo la máscara y la luz UV para exponer la oblea. In this way, chip after chip can be made using the same mask each time. De esta manera, el chip después de chip puede hacerse utilizando la misma máscara cada vez.
Below is a more sequential description of the process of making a modern integrated circuit. A continuación se muestra una descripción más secuencial del proceso de toma de un circuito integrado moderno. But let us first take a look at the special place where integrated circuits are produced - the clean room. Pero primero hay que echar un vistazo en el lugar especial donde se producen circuitos integrados - la sala limpia.
The Clean Room La Sala Limpia
The sizes of the components on chips produced in a modern chip fabrication plant are extremely small. Los tamaños de los componentes en los chips producidos en una moderna planta de fabricación de chips son muy pequeños. For a better understanding of how small they are, pick a hair from your head and cut it in half. Para una mejor comprensión de cómo los pequeños que son, elige un pelo de su cabeza y cortarla por la mitad. Now look at the cross section. Ahora mire la sección transversal. On this tiny area, hard to see with the bare eye, you can fit thousands of modern transistors. En esta pequeña área, difícil de ver a simple vista, se puede incorporar a miles de transistores modernos.
With sizes this small, the production of a chip demands precision at an atomic level. Con tamaños de esta pequeña, la producción de una precisión las demandas de chips a nivel atómico. Tiny particles like a hair, a speck of dust, a dead skin cell, bacteria or even the single particles in tobacco smoke become huge objects that are big enough to ruin a chip. Estas diminutas partículas, como un cabello, una mota de polvo, una célula de la piel muerta, bacterias o incluso las partículas individuales en el humo del tabaco convertido en objetos de gran tamaño que están lo suficientemente grande como para arruinar un chip.
Therefore, chip production takes place in a clean room. Por lo tanto, la producción de chips se realiza en una sala limpia. This is a specially designed room, where furniture is built from special materials that don't give off particles, and where extremely effective air filters and air circulation systems change the air completely up to ten times a minute. Esta es una habitación especialmente diseñada, donde los muebles se construye a partir de materias especiales que no emiten partículas, y en los filtros de aire extremadamente eficaz y sistemas de circulación de aire cambia completamente el aire hasta diez veces por minuto.
To further prevent contamination, workers wear special suits called "bunny suits." A fin de evitar la contaminación, los trabajadores usan trajes especiales llamados "trajes de conejo". These protective outfits are made of ultra clean material and sometimes have their own air filtering systems. Estos equipos de protección están hechos de materiales ultra limpios y a veces tienen sus propios sistemas de filtrado de aire.

    Nerio Ramirez