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Avances en semiconductores (continuación)

Miniaturización (continuación)

l igual que las memorias, otros componentes también han incrementado el número de transistores que llevan. Uno de ellos es el microprocesador. Este dispositivo constituye el corazón de los ordenadores personales. Es el encargado de realizar todos los cálculos y llevar el control de las tareas que se estén realizando en cada momento.

El primero que apareció fue el 4004 de la Intel, estaba diseñado por Ted Hoff y se anunció públicamente el 15 de noviembre de 1971. Este primer microprocesador tenía 2.300 transistores. En los modelos de microprocesadores que se fabrican hoy en día, el número de transistores se mide en millones.

el Intel 4004, el primer microprocesador del mundo, integraba 2.300 transistores

En Los modernos microprocesadores los transistores integrados se contabilizan por millones

Todos estos avances han hecho necesario reducir drásticamente el tamaño de los componentes. En 1960 la anchura mínima de cualquier ventana o línea que se trazaba era de 30 micrómetros, 30 millonésimas de metro. En la actualidad ya se ha conseguido superar la barrera de 1 micrómetro hacia abajo.

Hasta ahora estos avances se han conseguido mejorando las técnicas fotográficas, la calidad de la película empleada para imprimir la máscara, los elementos de enfoque, etc. Pero las anchuras a las que se estaba trabajando representaban límites inalcanzables para las tecnologías fotográficas convencionales. El empleo de la luz convencional para dichos tamaños ya no es posible. La anchura ya empieza a ser del mismo tamaño que la longitud de onda, y este hecho provoca un efecto de difracción que ilumina difusamente la oblea, estropeando el proceso.

Para poder solucionar este problema y trabajar con anchuras menores, se estudiaron varias soluciones: iluminación por haz de electrones, por rayos X y por haz de plasma.

• Iluminación por haz de electrones de alta energía.
  Este sistema se basa en la teoría onda-corpúsculo. Del mismo modo que los fotones de luz se pueden considerar ondas y partículas, los electrones también pueden considerarse ondas, y su frecuencia es mucho mayor que la de la luz. Al ser esta frecuencia superior, la anchura de línea no provoca el efecto de difracción y se puede continuar trabajando con precisión a anchuras inferiores.

• Iluminación por rayos X.
  Es un método alternativo al de iluminación por haz de electrones. Se basa también en que la frecuencia de este tipo de onda es mayor que la de la luz, y por tanto la difracción es menor. Los rayos X se producen en un sincrotrón acelerador de partículas y son enfocados por medio de un sistema especial encima de la máscara.

  Entre las ventajas que posee se halla el hecho de que los rayos X son más inmunes a la suciedad que pudiera existir en la máscara, provocando un menor número de errores.

  Otro aspecto interesante es que el área a cubrir por la fuente de rayos X es mayor que con luz normal. Esto se debe a que la luz debe incidir perpendicular a la máscara, sino podrían originarse sombras que estropearían el circuito.

  Las fuentes de rayos X cubren un área mayor con luz apropiada, permitiendo la fabricación de más circuitos integrados en el mismo tiempo.

• Grabado por haz de plasma.
  Este es el sistema más complejo y también el que mejores resultados puede dar si se le logra hacer funcionar correctamente. El plasma es el producto resultante de calentar un material a temperaturas muy elevadas, hasta que se descomponen los átomos en electrones e iones con carga positiva. Este chorro puede manejarse con gran precisión, y con control por ordenador puede llegar a trabajar a nivel de átomo, arrancando unos y dejando otros.

Pero existen otros problemas cuando el tamaño se sigue reduciendo. La capa de dióxido de silicio se hace cada vez más pequeña, y puede llegar a tener un grosor, a partir del cual el efecto aislante no sea lo suficientemente elevado, y se produzca una circulación de electrones a través de esta capa. Este efecto se conoce como efecto túnel, ya que los electrones se comportan como si existiera un túnel en el aislante y pasan por él.

Un segundo problema es el de arrastrado de material. Los electrones tienen masa y como tal pueden empujar a los átomos. Al igual que el agua de un río puede empujar las piedras existentes en su fondo, los electrones provocan un movimiento de átomos. Este movimiento es especialmente importante cuando los tamaños disminuyen.

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