El documento describe los circuitos integrados, incluyendo su historia, definición, clasificación, fabricación, numeración y aplicaciones. Jack Kilby inventó el primer circuito integrado en 1958. Un circuito integrado integra múltiples componentes electrónicos como transistores en una pequeña pastilla de silicio, lo que reduce el tamaño y costo de los circuitos.

1. UNIDAD 5
TEMA: CIRCUITOS INTEGRADOS

2. CIRCUITOS INTEGRADOS
ÍNDICE
Introducción
Definición
Circuitos integrados vs circuitos discretos
Clasificación de CIs
Fabricación
Esquema de numeración
Características Generales
Aplicaciones
Ventajas
Desventajas

3. INVENTOR
El primer CI fue desarrollado en
1958 por el ingeniero Jack
Kilby justo meses después de
haber sido contratado por la
firma Texas Instruments. Se
trataba de un dispositivo de
germanio que integraba seis
transistores en una misma
base semiconductora para
formar un oscilador de
rotación de fase.
En el año 2000 Kilby fue
galardonado con el Premio
Nobel de Física por la
contribución de su invento al
desarrollo de la tecnología de
la información.

4. INTRODUCCIÓN
La idea de circuito integrado nace de la necesidad de reducir los
circuitos eléctricos y electrónicos a unos mucho más sencillos y
pequeños. Gracias a ellos, se evitaron la multitud de problemas que
se daban a la hora de fabricar un circuito, como por ejemplo:
 Que alguna de las miles de soldaduras que había que realizar
estuviera defectuosa,
 La reducción del espacio que ocupaban estos circuitos integrados.
El desarrollo de los circuitos integrados fue posible gracias a
descubrimientos experimentales que demostraron que los
semiconductores pueden realizar algunas de las funciones de las
válvulas de vacio.
La capacidad de producción masiva de circuitos integrados, su
confiabilidad y la facilidad de agregarles complejidad, llevó a su
estandarización, reemplazando diseños que utilizaban transistores
discretos, y que pronto dejaron obsoletas a las válvulas o tubos de
vacío.
Actualmente se utilizan en prácticamente todas las tecnologías.

5. ¿QUÉ ES UN CIRCUITO INTEGRADO?
Circuito electrónico en miniatura construido sobre
un soporte de silicio y que viene generalmente en
un encapsulado negro con patillas de metal
Un circuito integrado (CI) es una pastilla o chip muy
delgado en el que se encuentran miles o millones de
dispositivos electrónicos interconectados entre si,
principalmente diodos y transistores, aunque
también componentes pasivos como resistencias o
condensadores. Su área puede ser de 1 cm2 o incluso
inferior.

6. CIRCUITOS INTEGRADOS
Un circuito integrado (CI) también conocido como chip o
microchip, es una pastilla pequeña de material
semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área,
sobre la que se integran circuitos electrónicos en miniatura y
que esta protegida dentro de un encapsulado de plástico o
cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos(pines o
patillas) apropiados para hacer conexión entre la pastilla(CI) y
el circuito impreso donde va hacer conectado

7. CIRCUITOS INTEGRADOS VS CIRCUITOS DISCRETOS
Son tres las ventajas más importantes que tienen los circuitos
integrados sobre los circuitos electrónicos construidos con
componentes discretos: su menor costo; su mayor eficiencia
energética y su reducido tamaño. El bajo costo es debido a que los
CI son fabricados siendo impresos como una sola pieza por
fotolitografía (técnica de fabricación), generalmente de silicio,
permitiendo la producción en cadena de grandes cantidades, con
una muy baja tasa de defectos. La elevada eficiencia se debe a que,
dada la miniaturización de todos sus componentes, el consumo de
energía es considerablemente menor, a iguales condiciones de
funcionamiento que un homólogo fabricado con componentes
discretos. Finalmente, el más notable atributo, es su reducido
tamaño en relación a los circuitos discretos; para ilustrar esto: un
circuito integrado puede contener desde miles hasta varios millones
de transistores en unos pocos milímetros cuadrados.

8. CLASIFICACIÓN DE ACUERDO A LAS SEÑALES QUE
UTILIZA
Se clasifican en dos grandes grupos:
• Circuitos integrados analógicos: Pueden constar
desde simples transistores encapsulados juntos,
sin unión entre ellos, hasta dispositivos
completos como amplificadores, osciladores o
incluso receptores de radio completos.
• Circuitos integrados digitales: Pueden ser desde
básicas puertas lógicas (and, or, not) hasta los
más complicados microprocesadores.

9. CLASIFICACION DE CIs de acuerdo al nivel de integración
•SSI :10 a 100 transistores – pequeño nivel
•MSI : 101 a 1000 transistores – medio nivel
•LSI : 1001 a 10000 transistores – grande
•VLSI : 10001 a 100000 transistores – muy grande
•ULSI : 100001 A 1000000 transistores – ultra grande
•GLSI : mas de 1000000 de transistores – giga grande

10. FABRICACIÓN
Traer al mundo un procesador es sumamente complejo,
pero resumiéndolo mucho podríamos decir que se
elaboran de la siguiente manera:
• Exposición. Se expone un capa de dióxido de silicio al
calor y a determinados gases para lograr que crezca y
obtener una lámina u oblea de silicio tan fina que es
imperceptible al ojo humano.
• Fotolitografía. Se aplica luz ultravioleta sobre la oblea a
través de una plantilla. El dibujo de dióxido de silicio
resultante se fija con productos químicos. Un procesador
consta de varias de estas capas, cada una con una
plantilla distinta y cada una más fina que la anterior.
• Implantación de iones. La oblea es bombardeada con
iones para alterar la forma en la que el silicio conduce la
electricidad en esas zonas.
• División. En cada oblea se han creado miles de micros.
Una vez el trazado de su circuito ha sido comprobado, se
cortan individualmente con una sierra de diamante.
• Empaquetado. La parte más fácil. Cada micro se inserta
en el paquete protector que le da la apariencia que todos
conocemos y que le permitirá ser conectado a otros
dispositivos.

11. FABRICACIÓN
Fabricar un circuito integrado
es un proceso complejo, ya
que tiene una alta integración
de componentes en un
espacio muy reducido. Cada
fabricante tiene sus propias
técnicas que guardan como
secreto de empresa, aunque
las técnicas son parecidas. La
fabricación se realiza en las
llamadas salas limpias.

12. SALA LIMPIA
La principal característica de
estas fábricas es que son
inmaculadamente limpias, ya
que una simple mota de polvo
podría echar a perder millares
de microprocesadores. Para
evitarlo cuentan con sistemas
de filtración que renuevan el
aire diez veces por minuto. Es
decir, son 10.000 veces más
limpias que un quirófano. Sus
trabajadores van
completamente forrados con
un traje estéril que una
persona poco familiarizada
tardaría más de media hora en
ponerse.

13. APLICACIONES
Existe circuitos integrados para un propósito en particular y CIs para
propósito de uso general.
 Un Circuito Integrado para Aplicaciones Específicas (o
ASIC, por sus siglas en inglés) es un circuito integrado hecho a la
medida para un uso en particular, en vez de ser concebido para
propósitos de uso general. Se usan para una función especifica. Por
ejemplo, un chip diseñado únicamente para ser usado en un
teléfono móvil es un ASIC.
 Por otro lado, los circuitos integrados para uso general, se usan para
una multiplicidad de aplicaciones por Ej: los CIs de la serie 7400
son circuitos integrados que se pueden utilizar para diferentes
aplicaciones.
En un lugar intermedio entre los ASIC y los productos de propósito
general están los Productos Estándar para Aplicaciones
Específicas, o ASSP por sus siglas en inglés.

14. ESQUEMA DE NUMERACIÓN DE LOS CIRCUITOS
INTEGRADOS
La numeración de los dispositivos lógicos de la serie 7400 utilizan a
menudo la siguiente norma, aunque los específicos varían entre los
fabricantes.
 Un prefijo de dos o tres letras que indica el fabricante del dispositivo.
 Dos caracteres como segunda parte del prefijo, en los que los más
comunes son “74” (indicando un dispositivo con un rango de
temperaturas comercial) y “54” (indicando un rango de temperaturas
extendido, adecuado para uso militar).
 Hasta cuatro letras que describen la subfamilia lógica, según lo indica
la tabla 1.
 Dos o más dígitos asignados para cada CI, que indica él tipo de
aplicación o que hace o que tiene internamente el CI.
 Sufijos adicionales de letras y números pueden utilizarse para indicar
el tipo de encapsulado, el grado de calidad u otra información, pero
ésta varía ampliamente con cada fabricante.

15. - L H S LS AS ALS F
Retardo 10 ns 33 ns 3 ns
Consumo 10 mW 1 mW 22 mW
35 125
Velocidad 3 MHz
MHz MHz
Margen de 400 700
ruido mV mV
Rango
10 20 10 20 20 20 20 20
dinámico
TABLA 1

16. EJEMPLO DE CI
Por ejemplo SN74ALS245 significa que es un dispositivo
fabricado por Texas Instruments (SN), es un dispositivo TTL
con rango de temperatura comercial, es un miembro de la
familia Schottky de bajo consumo avanzado.
74 - Subserie inicial, obsoleta.
74L - Bajo consumo, pero lenta
H - Alta velocidad
S - Schottky, obsoleta
LS - Schottky de bajo consumo
AS - Schottky Avanzada
ALS - Schottky Avanzada de bajo consumo
F - Rápida

17. CARACTERISTICAS GENERALES
Las características destacables de estos componentes son las
siguientes:
 Tensión de alimentación: 5 V, con una tolerancia (de 4,5 V a
5,5 V).
 Niveles lógicos: entre 0,2 V y 0,8 V para el nivel bajo (L) y entre
2,4 V y 5 V para el nivel alto (H), ya que estos chips son activados
por altos y bajos, o también llamados 0 y 1, dígitos del sistema
binario utilizados para estos usos en la electrónica.
 Código identificador: el 74 para los comerciales y el 54 para los
de diseño militar. Estos últimos son chips más desarrollados, ya
que los de serie 74 soportan menos rangos de temperaturas.
 Temperatura de trabajo: de 0 °C a 70 °C para la serie 74 y de
-55º hasta los 125 °C para la 54.

18. APLICACIONES
Algunos de los circuitos
integrados más
avanzados son los
microprocesadores que
controlan múltiples
artefactos: desde
ordenadores hasta
electrodomésticos,
pasando por los teléfonos
móviles. Otra familia
importante de circuitos
integrados la constituyen
las memorias digitales.

19. VENTAJAS
Presentan muchas ventajas
asociadas a la reducción
de sus dimensiones
(menor peso y longitud
de conexiones, mayor
velocidad de respuesta,
menor número de
componentes auxiliares,
bajo precio y consumo de
energía…)

20. INCONVENIENTES
En caso de deterioro se
ha de sustituir
completamente el
circuito integrado, ya
que por la
complejidad y tamaño
de los componentes
se hace inviable su
reparación.

21. GRACIAS
PREPARARSE PARA LA EVALUACIÓN Y
REALIZAR TAREA DE FIN DE UNIDAD