¿Cómo “reduce” los componentes electrónicos, como transistores, resistencias y diodos?

Los semiconductores se fabrican utilizando tecnologías de proceso. La invención de estas tecnologías ha llevado a la reducción de los tamaños de transistores que han beneficiado enormemente a la industria electrónica. Se han estado reduciendo tan rápido que la tasa realmente ha sido exponencial, siguiendo la ley de Moore desde su invención. En 1970, los procesos de fabricación alcanzaron el nodo de 10 µm. En 2013, nos estamos moviendo por debajo de 22 nm. Más de 450 veces más pequeño, puedes ver que puedes hacer mucho más con un chip que en 1970 con el mismo tamaño.

Pero,¿quéeslatecnologíadeproceso?Enpocaspalabras,unprocesoesmuyparecidoaunareceta.Serealizanmuchospasosparaprocesarunaobleadesiliciohastaqueelresultadosoncircuitosempaquetadosindividuales.Muchosprocesosmadurossonmásde100pasos.Elprocesodesiliciohasidountemadeinvestigaciónenormementevaliosoyhaymuchos recursos para comenzar a aprender. Cuando una tecnología de proceso es avanzada, lo que permite tamaños de características más pequeños, decimos que el proceso se reduce. Esa es la palabra real que los científicos e ingenieros de procesos utilizan. Cuando se encoge un proceso, por lo general hay al menos algún avance en la etapa de fotolitografía, lo que permite modelar detalles más pequeños. Pero muchos pasos pueden verse afectados por una reducción del proceso, ya que es un proceso tan complicado.

¿Quién necesita saberlo? Sorprendentemente, pocas personas necesitan comprender la tecnología de procesos, y la mayoría de los ingenieros eléctricos pueden permanecer en gran parte sin información sobre esto sin que esto afecte sus carreras. Los desarrolladores e investigadores de ASIC que diseñan dispositivos para ser fabricados deben entender las reglas de diseño impuestas por el proceso, pero no necesariamente necesitan conocer los detalles de la fabricación, aunque este conocimiento ciertamente les da una ventaja. Por supuesto, los ingenieros de procesos deben tener una comprensión detallada, y los investigadores de procesos deben tener una comprensión aún más detallada.

¿Qué sigue? La ley de Moore es insostenible para los procesos de silicio. Ya nos estamos acercando a los límites del silicio debido a limitaciones físicas. Es posible que la computación cuántica nos permita continuar haciendo la computación más pequeña y más eficiente. En la otra dirección, los investigadores están encontrando nuevos usos para el silicio: sistemas micro y nanoelectromecánicos MEMS / NEMS . Estos dispositivos abren aplicaciones que son imposibles solo con la electrónica, y dan credibilidad a las predicciones de fantásticas ideas de ciencia ficción como los nanobots.

Los componentes electrónicos no están encogidos. No comienzas con un transistor grande, murmuras un conjuro mágico, luego terminas con un pequeño transistor. Para terminar con un pequeño transistor, crea un pequeño transistor en primer lugar.

No, todos los ingenieros no necesitan saber cómo se reducen las piezas electrónicas ya que no lo están, y muchos tipos de disciplinas de ingeniería tienen poco que ver con las partes electrónicas.

Para los ingenieros eléctricos es útil tener alguna idea sobre el proceso de fabricación de semiconductores, pero no hay ninguna razón en particular para conocer los detalles, a menos que, por supuesto, trate directamente con los procesos de fabricación de semiconductores. Si diseñas chips, entonces es una buena idea familiarizarse un poco con los procesos.

Los transistores y diodos ya son bastante pequeños. Los que ves están en paquetes (relativamente) enormes para que puedan ser manejados fácilmente.

Los circuitos integrados consisten en muchos (a veces muchos) transistores y diodos hechos en una sola pieza de silicio, completos con todas las interconexiones necesarias, nuevamente colocados en paquetes relativamente grandes, con puntos de conexión espaciados alrededor de los bordes para que el paquete pueda ser soldado a una placa de PC.

A menos que esté diseñando o fabricando circuitos integrados, no creo que el conocimiento detallado del proceso sea importante para el ingeniero o técnico promedio.

Si su pregunta está relacionada con el progreso histórico de los semiconductores: muchos científicos e ingenieros participaron en el desarrollo de semiconductores modernos y eso es muy largo y complica la historia. Para el ingeniero eléctrico de hoy no es imprescindible conocer toda la historia. Existen campos específicos en los que los ingenieros participan directamente en procesos tecnológicos de bajo nivel ... por ejemplo, el diseño y la fabricación de circuitos integrados.

Si piensa en el proceso de diseño, los ingenieros de desarrollo usan prototipos que a menudo tienen un aspecto muy diferente del producto final. A veces usan paquetes más grandes (si están disponibles), herramientas de depuración y circuitos. En el producto final, se eliminan todas las partes innecesarias del circuito, los paquetes más grandes se sustituyen por los más pequeños (los que suelen ser más adecuados para el ensamblaje de recogida y colocación) enlace