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El primer circuito integrado

Explorando los orígenes de la electrónica moderna


Primer circuito integrado

Los niveles actuales de integración en informática y electrónica son extraordinarios. De hecho, hoy podemos hablar de «sistemas en un chip», prácticamente listos para usar bajo múltiples formatos. Sin embargo, esta visión tecnológica tiene casi un siglo sobre los hombros, y el circuito integrado representa su máxima expresión. Analizar la historia del primer circuito integrado es un proceso fascinante, con algunos datos conflictivos, y varios nombres involucrados…


Primer circuito integrado: «Válvulas e impuestos»

El concepto de «todo en uno» puede transformarse en una pesadilla cuando se desarrolla mal, dando lugar a productos mediocres o con una calidad inferior. Pero la electrónica comprendió rápidamente sus potenciales beneficios. Al principio, ni siquiera teníamos PCBs para trabajar: Los circuitos se construían «punto a punto», y esencialmente flotaban dentro de una carcasa. Las viejas radios valvulares son excelentes ejemplos, y uno de los primeros casos mayores de integración llegó a través de ellas, con la válvula Loewe 3NF.


primer circuito integrado
Loewe 3NF, una «multi-válvula» pionera en integración («Badseed», CC BY-SA 3.0)

La compañía Loewe-Audion GmbH (que todavía existe como Loewe en Alemania) creó esta válvula en 1926, combinando un total de tres triodos, dos capacitores y cuatro resistencias en un mismo «paquete». Al añadir componentes pasivos, Loewe logró reducir el número de pines en la válvula a seis, pero eso incrementó la complejidad del diseño. Cada componente debió ser encapsulado en su propia «mini-válvula» para evitar la contaminación del vacío.


primer circuito integrado
Uno de los anuncios originales

Hay otro aspecto interesante además del técnico: Loewe fabricó a la 3NF como una vía para evadir impuestos y mejorar su competitividad. En aquella época, las radios alemanas pagaban impuestos según el número de válvulas que utilizaban. Loewe comenzó a ofrecer radios basadas en la 3NF, pero el alto nivel de integración generó un nuevo problema: Si un filamento fallaba, toda la radio dejaba de funcionar. Loewe respondió con un servicio de reparación para reemplazar filamentos dañados.


De la teoría a la fabricación

En las décadas siguientes, varios expertos exploraron la idea del «circuito integrado». El ingeniero alemán Werner Jacobi de Siemens publicó en 1949 la patente de su amplificador «Halbleiterverstärker». El ingeniero inglés Geoffrey Dummer fue uno de los primeros en compartir con el público el potencial de esta tecnología, y algo similar sucedió con los ingenieros Jack Morton de Bell, Sidney Darlington, y Yasuo Tarui con su transistor cuadrupolo.

Una de las bases elementales para el desarrollo del circuito integrado quedó establecida gracias al proceso de pasivación del científico egipcio Mohamed M. Atalla, que estabiliza superficies de silicio vía oxidación térmica. Con esto se llegó al llamado proceso planar, creado por Jean Hoerni de Fairchild Semiconductor a principios de 1959, y al «aislamiento de la unión p-n». El proceso fue extendido a transistores independientes por Kurt Kehovec de Sprague Electric y Robert Noyce de Fairchild en 1959 (ambos por separado).


El primer circuito integrado funcional de Jack Kilby. Un solo transistor y componentes secundarios en una capa de germanio. (Museo Nacional de Historia Estadounidense)

Kilby y Noyce

Sin embargo, en 1958 el ingeniero Jack Kilby se unió a las filas de Texas Instruments, y fue allí donde logró expandir su idea del circuito integrado, además de crear el primer prototipo en septiembre de ese año. Kilby solicitó una patente el 6 de febrero de 1959, en la que describe a una lámina u oblea de material semiconductor en el que los componentes del circuito electrónico están integrados.


primer circuito integrado
Un ejemplo más moderno de circuito híbrido, encapsulado en epoxi naranja

Paralelo a Kilby, Robert Noyce continuó trabajando en su propia versión del circuito integrado, y en julio de 1959 presentó la patente para su «Semiconductor Device and Lead Structure», derivado del proceso planar de Hoerni. El resultado final fue el primer circuito integrado monolítico de silicio, mientras que el circuito integrado de Kilby poseía una configuración híbrida, y estaba basado en germanio. Desde un punto de vista práctico, el diseño de Noyce demostró ser superior, y casi todos los chips modernos utilizan la estructura monolítica.


primer circuito integrado
Noyce abandonó Fairchild junto a Gordon Moore en 1968, y ambos fundaron lo que hoy conocemos como Intel. En la imagen, el Intel 4004. (Thomas Nguyen, CC BY-SA 4.0)

Primer circuito integrado: Una invención, muchos nombres

En resumen, hablar del primer circuito integrado es complicado por la gran cantidad de nombres y desarrollos involucrados. Si nos guiamos por parámetros prácticos y comerciales, cualquiera diría que la válvula de Loewe fue la primera. Años más tarde, Fairchild y Texas Instruments cruzaron espadas por sus patentes vinculadas a circuitos integrados durante años, pero finalmente lograron establecer un acuerdo especial entre ambas compañías.

Kilby y Noyce han sido (en líneas generales) igualmente reconocidos como coinventores: Ambos recibieron la National Medal of Science, y Kilby ganó el premio Nobel en el año 2000, aunque muchos creen que lo hubiera compartido con Noyce de estar vivo. Noyce sufrió un ataque cardíaco en junio de 1990, y Kilby partió en junio de 2005. Verdaderos gigantes que dejaron huella, y crearon los pilares fundamentales de la electrónica moderna.


Fuentes: NASA, Computer History Museum (1, 2), Mike’s Electric Stuff


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Escrito por Lisandro Pardo

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