En el ámbito de los semiconductores, actualmente se habla mucho de materiales, dispositivos, inversiones, etc. Cada tema tiene un enfoque diferente. Los materiales son, en esencia, semiconductores de banda prohibida ancha de tercera generación; los dispositivos son principalmente MOS, HEML, etc., basados ​​en materiales de banda prohibida ancha, de los que ya hemos hablado. No entraré en detalles sobre inversiones, tendencias del sector, información corporativa, bolsa de valores, etc. Hoy hablaremos de la historia de la industria de los semiconductores y de sus orígenes.    
           

Los triodos de vacío "provocan problemas".

Hablando del triodo de vacío, fue inventado por Lee Deforest en 1906, haciendo posible la electrónica de consumo como radios y televisores. También fue el cerebro de la primera computadora electrónica del mundo. Ocupaba una superficie de casi 140 metros cuadrados y pesaba 30 toneladas. Utilizaba cerca de 19 000 tubos de vacío y miles de resistencias y condensadores. El triodo de vacío está compuesto por una rejilla y dos electrodos separados por la rejilla en un espacio sellado con vidrio. El interior de este espacio sellado está al vacío, lo que evita que los componentes se quemen y facilita el libre movimiento de los electrones.  
   
Tiene dos funciones principales: conmutación y amplificación. La conmutación consiste en encender y apagar la corriente, mientras que la amplificación consiste en amplificar la corriente o señales débiles manteniendo las características originales de la señal. Sin embargo, presenta varias desventajas, como su gran tamaño, la facilidad con la que se aflojan las conexiones, su corta vida útil y su rápido envejecimiento.  
Esta serie de deficiencias condujo a su inevitable desarrollo o reemplazo. En 1949, John Bardeen, Walter Brattin y William Shockley, de los Laboratorios Bell, inventaron el amplificador electrónico fabricado con germanio, un material semiconductor. Este fue el transistor de primera generación (estos tres científicos ganaron el Premio Nobel de Física en 1956). El transistor se denominó originalmente "resistencia de transmisión" y posteriormente se le cambió el nombre a transistor.  
   
Este tipo de transistor incorpora las funciones de una válvula de vacío, pero es de estado sólido, no requiere vacío y presenta las ventajas de un tamaño reducido, peso ligero, bajo consumo de energía y larga vida útil. Desde entonces, hemos entrado en la "era del estado sólido", que es la que más hemos visto hasta ahora.  
El desarrollo desde el primer transistor hasta muchos de nuestros dispositivos electrónicos de potencia actuales ha propiciado un rápido avance de la tecnología de electrónica de potencia. Estos dispositivos se conocen generalmente como dispositivos discretos, es decir, cada chip contiene un único componente. Otro dispositivo relacionado con los semiconductores que no hemos mencionado anteriormente son los circuitos integrados.      
       

circuito integrado

Un circuito integrado (o circuito integrado) es un dispositivo microelectrónico que utiliza un proceso determinado para interconectar los transistores, resistencias, condensadores, inductores y otros componentes y el cableado necesarios en un circuito sobre un sustrato semiconductor, y luego lo encapsula en una carcasa tubular para formar una microestructura con las funciones de circuito requeridas.  
El primer circuito integrado fue inventado por Jack Kilby de Texas Instruments, pero no tenía el mismo formato que los circuitos integrados actuales.  
Inicialmente, la conexión se realizaba mediante cables independientes, pero Jean Horni, de Fairchild Camera, había desarrollado previamente un proceso de fabricación planar que formaba uniones electrónicas en la superficie del chip para fabricar transistores, aprovechando la facilidad con la que el silicio forma el óxido de silicio aislante. Posteriormente, Robert Noyce aplicó esta tecnología para conectar dispositivos discretos preformados en la superficie del silicio, dando lugar finalmente al patrón utilizado en todos los circuitos integrados.  
         

Artesanía y tendencias

Desde 1947, la industria de los semiconductores ha comenzado a mejorar y desarrollarse tecnológicamente, y continúa haciéndolo en la actualidad. Las mejoras en los procesos se pueden atribuir a dos categorías: proceso y estructura.  
Mejora de procesos: Fabricación de dispositivos y circuitos en tamaños más pequeños, lo que permite una mayor densidad, mayores cantidades y una mayor fiabilidad.  
Mejoras estructurales: Las innovaciones en el diseño de nuevos dispositivos permiten un mejor rendimiento, un mejor control del consumo de energía y una mayor fiabilidad.  
Los efectos derivados de estas dos mejoras se comprenden bien a partir del historial de desarrollo de varias generaciones de IGBT. Por supuesto, muchos de los factores que mencionamos anteriormente, como algunos defectos en el proceso de fabricación, etc., pueden atribuirse a mejoras en el proceso.  
El tamaño y la cantidad de dispositivos en los circuitos integrados son dos indicadores comunes del desarrollo de los CI. El tamaño del dispositivo se expresa mediante la dimensión más pequeña del diseño, que denominamos tamaño del patrón de características. El desarrollo desde los circuitos integrados de pequeña escala hasta los millones de chips actuales se ha beneficiado de la reducción del tamaño del patrón de características de un solo componente, gracias a la gran mejora del proceso de modelado de las máquinas de fotolitografía y la tecnología de cableado multicapa. Esto también se debate mucho hoy en día, como por ejemplo, los chips de 22 nm, 10 nm o incluso 7 nm, etc. Una expresión más técnica es el ancho de puerta, es decir, controlamos el ancho de una parte de la puerta. Los transistores más pequeños y rápidos y los circuitos de mayor densidad se benefician de anchos de puerta más pequeños. Hablando de esto, debo mencionar el término "Ley de Moore", que vi con frecuencia hace algún tiempo. Gordon Moore, uno de los fundadores de Intel, predijo en 1965 que la cantidad de transistores en un chip se duplicaría cada 18 meses. Después de años de verificación real, esta tasa es relativamente precisa y se ha convertido en la base para predecir la densidad de transistores en los chips en el futuro. Según la cantidad de dispositivos en el circuito, es decir, el nivel de integración, podemos dividirlo en varios niveles: integración a pequeña escala (SSI): 2~50 unidades/chip; integración a mediana escala (MSI): 50~5000 unidades/chip; integración a gran escala (LSI): 5000~100000 piezas/chip; integración a muy gran escala (VLSI): 100000~1000000 piezas/chip; integración a muy gran escala (ULSI): >1000000 piezas/chip.  
La Ley de Moore no se desarrolla de forma ilimitada con el tiempo. Está limitada principalmente por las limitaciones de los materiales semiconductores y su procesamiento. Por lo tanto, escucharemos con frecuencia noticias de que el silicio, un material semiconductor, se acerca a su límite. En consecuencia, es necesario desarrollar nuevos materiales y mejorar continuamente los equipos y el diseño.  
         

Tamaño del chip y de la oblea

Todos sabemos que los chips se fabrican sobre finas láminas de silicio u otros materiales semiconductores llamadas obleas.  
 
La fabricación de un chip rectangular sobre una oblea circular genera una zona inutilizable en el borde de la oblea. A medida que aumenta el tamaño del chip, estas zonas inutilizables también se agrandan, por lo que se han ido adoptando obleas de mayor tamaño, lo que, en realidad, reduce el tamaño del chip y, además, mejora la eficiencia y el rendimiento de la producción. Esta es una de las razones por las que el tamaño de la oblea ha pasado de 6 pulgadas a 8 pulgadas y, actualmente, a 12 pulgadas.  
Actualmente, los chips son cada vez más pequeños, sus costos disminuyen y su rendimiento aumenta. Esto se debe a las mejoras en los procesos y al desarrollo de equipos que mencionamos anteriormente, lo que también ha generado una competencia cada vez más feroz en la industria de los semiconductores.  
Por ahora, existen aproximadamente tres tipos de fabricantes: fabricantes de dispositivos integrados (IDM): integran diseño, fabricación, empaquetado y ventas; fundición: otros proveedores de chips fabrican los chips; y sin fábrica (Fabless): solo se encargan del diseño y la venta de chips, subcontratando la mayoría de los demás procesos. Por supuesto, existen otros modelos combinados. Al mismo tiempo, la localización de semiconductores ha propiciado un número creciente de fabricantes nacionales de semiconductores y de modelos empresariales.  
         

escribir al final

Por ahora, la localización de la industria de semiconductores es una tendencia, y esto depende no solo del número de empresas nacionales, sino también de cuántas puedan sobrevivir en este entorno turbulento. En resumen, si tienes tiempo para aprovechar las oportunidades, ¡lánzate a la aventura!