Esta es una historia que comienza en los primeros días de la electrónica. A medida que se desarrollaron nuevos conceptos para aplicaciones que emplean electricidad, surgió la necesidad de desarrollar un medio para ensamblar componentes en circuitos eléctricos completos. Se desarrolló la “placa de pruebas”. Period un materials no conductor con agujeros perforados a través del materials en filas y columnas regulares. Al insertar componentes a través de los orificios y soldar cables, se podrían crear conexiones de circuitos. La electrónica del tubo de vacío pudo funcionar como un medio para controlar el flujo de electricidad a través del circuito. Obviamente, este proceso no period viable para los productos de consumo, que necesitaban fabricarse en volumen. La electrónica del tubo de vacío knowledge de principios del siglo XX y se utilizó en la grabación y reproducción de sonido.
Se desarrollaron placas de cableado impreso (PWB) (también conocidas como placas de circuito impreso (PCB)). Se crearon patrones de cobre en el sustrato aislante (placa) y se insertaron agujeros perforados con componentes. Después de insertar los componentes, el PWB con los componentes (resistencias, capacitores, inductores, montajes de tubos de vacío, conectores, and many others.) se pasó a través de una máquina de soldar. Esta máquina tenía soldadura fundida (principalmente una composición de estaño y plomo) en un tanque/baño grande. Se creó una onda estacionaria y el PWB pasó sobre la onda estacionaria tocando la superficie de la placa de componentes. Esto creó un ensamblaje con los componentes firmemente unidos a la placa. Los conectores permitieron unir PWB adicionales para crear el sistema eléctrico deseado.
A medida que el sistema se volvió más complejo, la cantidad de PWB para crear el sistema deseado se volvió muy grande y aumentó la cantidad de tubos de vacío por PWB. El eslabón débil de estos sistemas eran los tubos de vacío. Su vida útil period bastante variable y cuando había una gran cantidad de tubos de vacío involucrados, la confiabilidad del sistema period pobre. Las empresas que requerían una alta confiabilidad del tiempo de funcionamiento disponible, necesitaban encontrar una mejor solución.
Entre esas empresas necesitadas estaba AT&T. Su Bell Labs recibió la tarea de desarrollar un subestado confiable. Los circuitos de conmutación de los tubos de vacío necesitaban constantemente reemplazar los tubos de vacío. Además, los tubos de vacío tardan en “calentarse” para funcionar correctamente. Mientras los tubos están funcionando, generan calor. El calor es una fuente de su fracaso. En diciembre de 1947 (un año interesante por otras razones), los investigadores de Bell Labs demostraron un aumento en la salida de la señal cuando se aplicaron dos contactos de oro a un sustrato de germanio. (Ref. 1) La primera demostración del efecto transistor. El desarrollo del transistor creció rápidamente. A fines de la década de 1950, Jack Kilby (Texas Devices) desarrolló una celda de memoria, que period una combinación de varios transistores en un solo sustrato. Poco después de este desarrollo, Robert Noyce creó un circuito plano que tenía las interconexiones (cables) integradas en la superficie del sustrato. Period un circuito integrado (IC).
Un avance rápido hasta principios de la década de 1970 e Intel desarrolló un microcontrolador de 4 bits, que fue seguido rápidamente por microcontroladores de 8 bits y luego de 16 bits. (Ref. 3) La ventaja del microcontrolador period que proporcionaba un medio para cambiar la función del circuito sin tener que cambiar físicamente el circuito actual. La necesidad de funciones adicionales en los circuitos ha llevado a un crecimiento continuo en la complejidad de los circuitos. Este desafío ha llevado al desarrollo continuo de un número cada vez mayor de funciones en el IC. Para lograr esto, se desarrollaron continuamente funciones cada vez más pequeñas. (cf. Ref. 4 de la Ley de Moore para obtener más detalles).
Los dispositivos actuales, más nuevos y más capaces con miles de millones de transistores tienen un límite debido a la cantidad de conexiones de salida para los dispositivos. Estos circuitos integrados, como todos los anteriores, se montan sobre PWB para realizar las interconexiones. Se requiere tiempo para que las señales eléctricas de un IC viajen a la interconexión PWB, atraviesen las líneas del circuito PWB y luego ingresen al IC deseado. Si bien estos tiempos son una fracción de una fracción de segundo, estos tiempos retrasan el procesamiento.
Una posible solución es crear el circuito deseado en una sola oblea de silicio en lugar de usar múltiples tipos de circuitos integrados conectados a un PWB. Esta solución se llama integración de escala de obleas. Investigadores de la UCLA han propuesto “empaquetar la capacidad informática de docenas de servidores en una oblea de silicio del tamaño de un plato”. (Ref. 5) Hay una serie de desafíos y algunas concepts sobre cómo resolver esta necesidad.
El weblog del próximo mes tratará sobre “Chiplets”.
Referencias:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor
- https://gildersdailyprophecy.com/posts/wafer-scale-integration-is-underway
- https://en.wikipedia.org/wiki/Transistor
- Ley de Moore – Wikipedia
- https://spectrum.ieee.org/goodbye-motherboard-hello-siliconinterconnect-fabric#toggle-gdpr
