Proceso de Fabricación de Microprocesadores

  Un microprocesador es un dispositivo que se encarga de ejecutar programas que pueden incluir sistemas operativos o aplicaciones de usuarios.  Comúnmente se conoce como CPU (Unidad Central de Procesamiento). Características de un microprocesador: Ejecuta el código que se encuentra en la memoria. Tiene dispositivos como puertos de entrada y salida los cuales permiten la conexión de periféricos. Este realiza operaciones de calculo basadas en números binarios. El lenguaje en el que se puede programar a bajo nivel es el ensamblador. (Mano, 2007) Un microprocesador se compone principalmente de: Unidad de Control ALU (Unidad aritmético-lógica) Memoria Bus de direcciones Bus de datos Bus de instrucciones. Imagen tomada de https://www.profesionalreview.com/wp-content/uploads/2018/10/procesador-img01.png Actualmente se utiliza la arquitectura Harvard. (Tocchi , 2012) Imagen recuperada de https://www.partesdel.com/wp-content/uploads/parte-del-microprocesador-1.jpg En el siguiente vídeo se prese

Para hablar del microprocesador es bueno comenzar con la historia del transistor el cual es su componente principal. Este fue desarrollado en los laboratorios bell en el año 1951  (Infobae, 2011) . Texas instruments 1958 desarrollo el primer microchip circuito integrado. Este fue desarrollado por el ingeniero Jack Kilby.  Este consistía de una cinta de germanio con un transistor y otros componentes adheridos a una placa de vidrio. Durante un gran periodo los Japoneses han dominado el mercado.   Finalmente se ha llegado al microprocesador  el cual fue el Intel 4004 que fue lanzado el 15 de Noviembre de 1971.  Este era un procesador de solo 4 bits y contaba con 16 pines. Se puede mencionar que se ha pasado de una integración larga LI a una integración a escala muy grande y posteriormente a lo que se denomino ultra gran scala de integración: LI 1970, VLSI 1980, ULSI Actualmente, Aquí se presenta un vídeo sobre la historia completa del microprocesador.  En el 2021 Se cumplieron 50 años de

     Etapa de Purificación del Silicio.      Considerando la complejidad y escala de fabricación de los circuitos que contiene un procesador, es fundamental contar con un área de extrema limpieza, este suele ser una sala hermética, donde el aire es filtrado, eliminando gran parte de las partículas de polvo que se encuentran en la atmósfera. (Mártil, 2017).      Para convertir el silicio en procesadores, primero tenemos que purificarlo y transformarlo en cristales, para ello se usa un horno de arco eléctrico para fundir el silicio y obtener el Silicio de grado metalúrgico que tiene un 99% de pureza, pero no es suficiente para los procesos electrónicos ya se necesita la mayor pureza posible para cuando se vaya a dopar el silicio, funcione de la forma correcta. (Miranda, 2017). Fuente: Miranda. (2017).      Luego de obtener el silicio, se procede a purificar mediante químicos hasta que las impurezas sean inferiores al 0.2 por millón, obteniendo un semiconductor, que se deposita en un mold

Este proceso ha contribuido al desarrollo de sistemas microelectrónicos y nanoelectrónicos, existen varios métodos y técnicas de fabricación, las primeras se utilizan por su bajo nivel de complejidad y costes, son por contacto y proximidad con radiación UV de 1 µm  a 10 µm, sin embargo las exigencias de la industria reemplazarían esta técnica por una que consiste en la fabricación de semiconductores por proyección que mejora la resolución de los patrones internos hasta la escala nanométrica y una considerable mejora en las tasas de producción de semiconductores, ya con el paso del tiempo se han ido mostrando avances en tecnologías relacionadas a  la proyección fotolítica y esto en pro de seguir la ley de Moore «El número de transistores en un circuito integrado se duplica cada dos años», dado que en los últimos años se han ido  ido presentando avances significativos en estos procesos, la reduccion de precios en los equipos requeridos es elevado, por ende grupos de investigacion pequeñ

 Los materiales más utilizados en la fabricación de microprocesadores son: Germanio Silicio  Arseniuro de galio Silicio  Si De acuerdo a las propiedades de los materiales. El silicio cristaliza en red cúbica centrada en las caras lado del cubo: 5,43 Å = 543 pm distancia entre átomos: 2,35 Å = 235 pm (Pollan, 2007) Estos materiales presentan propiedades tanto de conductor eléctrico como de aislante. Mas específicamente se utiliza la tecnología CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico o complementary metal-oxide-semiconductor).  Esta tecnología esta basada en la utilización de transistores tipo  pMOS y tipo nMOS. Los procesos de utilización de estos materiales con tecnología CMOS se encuentran en productos comerciales y existen trabajos que documentan el proceso (López, 2011).  Se presenta el diseño e integración en el mismo substrato, de un arreglo de microelectrodos planares y el circuito de lectura implementado en un proceso comercial estándar CMOS (Semiconductor Complemen

     Para la fabricación de los procesadores se utilizan distintos materiales, entre los más importantes está el silicio, aluminio, cobre, oro y otros metales. La base de los procesadores está hecha de silicio, donde se graban los circuitos con luz, por medio de un proceso llamado fotolitografía. Un empaquetado externo es aplicado al procesador una vez que está terminado. Este empaquetado tiene la etiqueta y una serie de dientes u otros conectores hechos con cobre, aluminio u otro metal que suelen ser de oro y plata. (Knouff, 2021).       El Silicio.       El silicio es el segundo elemento que más se encuentra en la corteza terrestre después del oxígeno y compone alrededor del 20% de la corteza terrestre. Forma parte, en la tabla periódica, de la familia del carbono, pero, a diferencia de éste, no se lo encuentra en la naturaleza en estado puro sino, combinado con oxígeno en su mayoría formando dióxido de silicio y silicatos. Pertenece al grupo de los cristales de roca, como los cuarzo

     En la fabricación de dispositivos electrónicos se utilizan diferentes maquinarias diseñadas para automatizar los procesos de producción como: los dispositivos de perforado para circuitos integrados, laboratorios químicos donde se trata la materia prima con productos químicos para imprimir los circuitos en obleas de silicio, maquinarias de corte, instrumentos de testeo y escaneo de imperfecciones, maquinaría de transporte y robots. Fuente: Schiavon. (2006). REFERENCIAS Schiavon, (2006). Fabricación de Circuitos Integrados. Bogotá: Fceia. Recuperado de: https://www.fceia.unr.edu.ar/eca1/files/LDCI/CMOS-Proceso%20Fabricacion2009.pdf

  Existen diversos tipos de empresas que se vienen siendo los lideres en esta materia, ya sea en la fabricación , denominadas  fundiciones, otras que se encargan de diseñar y distribuir sus propios diseños. e intel que tiene la capacidad de diseñar y fabricar sus propios semiconductores. Listado: Changxin Memory Technologies. SMIC. System of Silicon Manufacturing (SSMC). Tower Semiconductor.. TSMC. Intel IBM Ams AMG GlobalFoundries Hejian Technology Corporation Nuvoton Powerchip Samsung Electronics X-Fab                            Extraída de Wikipedia Wikipedia, (2019), Category: Foundry semiconductors companies,[Online] Recuperado de:https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Foundry_semiconductor_companies

  La innovación consiste en generar nuevas formas de realizar los procesos.  También en dar nuevos usos a tecnologías existentes buscando realizar aportes interdisciplinarios.  Una parte importante de la innovación es la mejora de los procesos productivos en las empresas  (Pastore , 2017) . En el mundo existen diferentes centros de innovación como: Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica INAOE .    (Calleja, 2016) CMUA U. de los Andes. Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico de la Industria Electro Electrónica y Tic - CIDEI - Consejo Superior de Investigaciones Científicas  CSIC. Es de anotar que una gran cantidad proviene de universidades. REFERENCIAS Pastore. G.  (2017). EMPRESAS INNOVADORAS BRASILEÑAS: EL ENTORNO INNOVADOR. Banco de desarrollo de America Latina. CIEPLAN. Calleja W. (2016). Innovación con microelectrónica, hacia una cultura de desarrollo tecnológico.  Saberes y Ciencias.

En la industria de fabricación de semiconductores se utilizan soluciones altamente peligrosas y contaminantes como agua destilada (con ácidos como orgánicos), desechos de solventes y reveladores (parafinas), residuos de soluciones de limpieza, residuos de material epoxi, flujos de soldadura y residuos metálicos, entre otros. Sin embargo en la actualidad se emplean procesos altamente controlados y automatizados para su fabricación, los cuales implican en la reducción del impacto medioambiental, dado que gran parte de los residuo son reutilizados o almacenados en cámaras par a minimizar el impacto. Pero es un problema los residuos de los materiales de dichos elementos cuando ya se encuentran en el mercado, representando una gran incertidumbre al momento de deshacerse de dichos residuos, aunque las empresas que se encargan de ensamblarlos y comercializarlos al gran publico, tienen programas para promover la reutilización de varios componentes semiconductores en otros productos, sin embarg