¿Qué son los semiconductores?

Los semiconductores trabajan incansablemente detrás de escena para impulsar el mundo que nos rodea, desde la tecnología en tu hogar hasta los laboratorios que curan enfermedades mortales. Son la base de la tecnología moderna. Sin ellos, miles de millones de dispositivos en todo el planeta no funcionarían. Pero, ¿qué es exactamente un semiconductor? ¿Y cómo se fabrican? Vamos directo al punto. El término semiconductor se refiere a un material que puede modificarse para conducir corriente eléctrica o bloquear su paso. Sin embargo, más comúnmente se usa para referirse a un circuito integrado (IC) o un chip de computadora. El material semiconductor más común es el silicio, que, no por coincidencia, es también el ingrediente principal en los chips de computadora.

Tan pequeños como una uña, los semiconductores son, sin duda, los productos más complejos jamás fabricados. Un chip común tiene solo alrededor de 1 milímetro de grosor y contiene aproximadamente 30 capas diferentes de componentes y cables llamados interconexiones, que conforman su compleja circuitería. Miles de millones de interruptores microscópicos llamados transistores hacen que los semiconductores funcionen.

1. Operaciones de máscara

Los ingenieros toman planos digitales y los convierten en plantillas de vidrio llamadas máscaras. Estas se utilizan en la fotolitografía de fabricación, o “impresión con luz”. A medida que los ingenieros de máscaras terminan cada una, las envían a las fábricas de fabricación, o fabs, para comenzar la producción.

¿Qué son las máscaras?

Las máscaras son plantillas utilizadas para imprimir circuitos en una oblea de silicio. Los ingenieros de máscaras usan dibujos computarizados de los diseñadores de chips como planos. Estos dibujos se introducen en máquinas que convierten los datos en un haz electrónico, el cual replica el patrón de circuitería en piezas de cuarzo de 6x6 pulgadas y solo un cuarto de pulgada de grosor. Estas piezas de cuarzo se llaman máscaras, y pueden ser necesarias más de 50 para crear todas las capas de un chip.

2. Fabricación

Los técnicos utilizan trajes especiales y equipos de alta tecnología en salas limpias para crear capas de circuitos y dispositivos en obleas de silicio. Cada oblea contendrá cientos de chips. Luego, la fab envía las obleas terminadas a las instalaciones de preparación de corte y clasificación.

¿Qué es la fotolitografía?

Las obleas de silicio se fabrican a partir del silicio extraído de la arena. Los técnicos utilizan máquinas de fotolitografía para proyectar luz a través de las máscaras y recrear patrones en la oblea. Una lente reduce la imagen y la dirige a la superficie de la oblea. Este proceso se repite con una máscara diferente para cada capa de transistores y conexiones de cables.
Eventualmente, la oblea estará impresa con cientos o incluso miles de pequeños chips individuales.

3. Preparación de corte y clasificación

En estas instalaciones, sierras de diamante cortan las obleas en miles de rectángulos individuales del tamaño de una uña, cada uno llamado die o chip de computadora. Las máquinas de corte y clasificación seleccionan los chips funcionales y los transfieren a otra máquina que los coloca en carretes, listos para ser enviados a las plantas de ensamblaje y prueba.

4. Ensamblaje y prueba

Aquí, los técnicos prueban cada die por última vez para asegurarse de que sean funcionales y de alta calidad. Si pasan las pruebas, se montan entre un disipador de calor y un sustrato, formando un paquete cerrado y estilizado. El paquete protege el die del daño, el calor y los contaminantes. Dentro de una computadora, este paquete establece conexiones eléctricas entre el chip y la placa de circuito.

5. Almacenes y centros de distribución

Desde aquí, los expertos en logística pueden enviar los chips directamente a algunos clientes, como fabricantes de sistemas, o bien, pueden dirigirlos a centros de distribución globales. Desde estos centros, los chips pueden enviarse a fabricantes de equipos originales (OEMs) en bandejas o empaquetados para su venta minorista.

Principales arquitecturas de procesadores

Existen muchos tipos de semiconductores, cada uno con su propia especialidad (y su propio acrónimo). Familiarízate con algunos de los principales tipos y sus funciones:

Los semiconductores están en todas partes

El estadounidense promedio pasa más de 12 horas al día usando dispositivos electrónicos como computadoras, teléfonos, televisores y automóviles. Todos estos dispositivos están impulsados por semiconductores, los cuales mejoran la vida, aumentan la productividad y fomentan el crecimiento económico.

Huella global de manufactura de Intel

Los semiconductores son un negocio global:

*B = Miles de millones

Resumen

• Los semiconductores son la base de la tecnología moderna. Mejoran la vida, aumentan la productividad y fomentan el crecimiento económico.
• Existen diversos tipos de semiconductores, cada uno con una función especializada.
• Son posiblemente los productos más complejos jamás fabricados. Un chip de 1 mm de grosor contiene unas 30 capas de circuitos e interconexiones. Miles de millones de transistores los hacen funcionar.
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