Nerio Ramirez
En el diseño de circuitos se trabaja con voltajes y corriente que circulan a través del sistema. En el diseño físico, se determina la geometría de los componentes, cómo ellos calzan dentro de los límites dados por el fabricante de equipos y cómo los chips se construyen realmente. Esta es la etapa en la cual se determina la forma de la plantilla litográfica para el fotoresistor.
Continuando con el proceso, el diseño se refina, se simplifica y se perfecciona. Se utiliza el software computacional "Meanwhile" para trabajar los cambios que alterarán la función del chip y almacenar los cambios para futuras referencias.
Antes de que el fabricante invierta millones o aún billones de dólares en hacer un chip, el diseño se simula en un computador. Este chequea la velocidad de operación del chip y examina cualquier retardo o falla en la lógica del sistema. Finalmente, se puede aplicar un sistema de testeo el que puede determinar totalmente cuando un nuevo chip ha sido fabricado correctamente o no. Se genera una gran cantidad de señales de chequeo que alimentan al chip y de salidas específicas que el chip genera como resultado.
Sin embargo, no es el caso de los microcomputadores y las memorias que usan la tecnología CMOS. En años recientes los ingenieros han analizado cómo utilizar este proceso para construir componentes sensibles a la luz en un chip. En primer lugar, los chips sensibles a la luz tienen que ser hechos de una manera enteramente diferente a la lógica que los chips necesitan para procesar la data que generan. Pero el nuevo método posibilita hacer chips que manejan no sólo el medio sensible a la luz, sino también el poderoso cálculo para el análisis de imágenes. Esta nueva producción de los chips conocida como "chips visión", está siendo usada en robots para permitirles detenerse y remover componentes dañados en líneas de ensamblado o navegar a través de laberintos.
Los chips visión han sido implantados en ojos humanos para ayudar a las personas con ceguera con formas específicas. Ellos trabajan convirtiendo la luz enfocada en el ojo en una señal electrónica que puede ser usada para activar las fibras del nervio óptico. Sin embargo, los chips no son permanentes debido a que no pueden ser fijados en forma segura dentro del ojo. Algunos experimentos han permitido a las personas realizar tareas simples como el reconocimiento de patrones y evitar obstáculos, y los futuros chips prometen mayor resolución y durabilidad.
Otro desarrollo relativamente reciente es el uso de litografía para construir máquinas en miniatura de silicio que son controladas por circuitos integrados en el chip. Los denominados dispositivos microelectromecánicos o MEM, son diseñados en capas de la misma manera de los circuitos integrados. Uno de los más usados MEM es la construcción de acelerómetros en bolsas de aire de los vehículos. Los investigadores también han construido dispositivos MEM que operan como microinterruptores para asegurar que las armas nucleares no sean manipuladas indebidamente, y como bombas diminutas y tubos de ensayo que actúan como un laboratorio en un chip para análisis químico. Hasta un proyector digital usa MEMs -numerosos arreglos de diminutos espejos que reflejan la luz en una pantalla remota- y que podría poner fin a la tradicional película usada en la proyección cinematográfica.
Aunque William Shockley falleció en1986, él vivió lo suficiente para ver muchos de los maravillosos desarrollos que su dispositivo produjo. Cuesta imaginar cómo sería el mundo de hoy si estuviéramos aún usando los tubos de vacío.
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1: ¿Cuál es la velocidad de un chip?
Las diferentes partes de un chip deben ser coordinadas de tal forma que las operaciones lógicas se realicen en el orden correcto. Cada chip posee un reloj interno que genera una señal regular alternando un voltaje alto y bajo. La velocidad del reloj actúa como un cronómetro, sincronizando las acciones del resto del chip como un director de orquesta. La velocidad es usualmente medida en Megahertz, que significa un millón de veces por segundo. Así un chip de 500 Megahertz tiene un reloj que genera una señal con quinientos voltajes alto y bajo en un segundo. En general, la mayor velocidad de un tipo particular de chip, produce una mayor cantidad de cálculos. Por ejemplo, un chip Pentium III de 750 megahertz será más rápido que un chip Pentium III de 500 megahertz. Sin embargo, no siempre es real comparar la velocidad del reloj de los diferentes tipo de chips. Así un chip Pentium original de 60 megahertz, por ejemplo, será más rápido que un Intel 486 de 100 megahertz.
2: Algunas esperanzas futuras
Por el hecho de que los transistores están siendo cada vez más pequeños, los ingenieros han comenzado a preguntarse si la tecnología de la litografía quedará algún día obsoleta. Los investigadores han comenzado ya a experimentar con transistores hechos de nanotubos de carbón y moléculas individuales. Estos dispositivos pueden trabajar como interruptores electrónicos pero uno de los problemas que los científicos encaran es cómo trabajar para conectar los transistores juntos. Nadie ha descubierto cómo hacer circuitos útiles de estas cosas.
Hoy día los transistores operan con billones de electrones que pasan a través de ellos. La conducta de estos electrones es como bolas de billar y se puede predecir y simular fácilmente. Cuando un gran número de electrones pasa a través de un transistor puede pensarse como un estado "on" o estado "1", en leguaje binario. Cuando unos pocos electrones pasan por un transistor puede pensarse como un estado "off" o estado "0".
¿Pero qué sucede cuando los transistores llegan a ser tan pequeños que ellos trabajan con un solo electrón al mismo tiempo? Los electrones individuales se comportan en forma diferente que en grandes grupos. Por ejemplo, de acuerdo a la ley de la mecánica cuántica, ellos pueden representar un 0 o un 1 en el mismo tiempo, un fenómeno conocido como superposición de estados. Los físicos piensan que cuando el transistor llegue a ser más pequeño un especial y poderoso computador cuántico será posible. Los computadores cuánticos podrán realizar cálculos usando ambos estados del electrón al mismo tiempo, o en otras palabras un cálculo del 0 o del 1 en paralelo. Esta propiedad promete hacer al computador cuántico más poderoso que los computadores existentes hoy día. Los investigadores están intentando construir computadores cuánticos y predicen que ellos serán útiles para criptografía, supercálculos y para simular el Universo en más detalle que antes.
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