Nacimiento de la Microelectrónica 1947 ENIAC Circuito Integrado ...

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1962 100 1963 94 1964 85 1965 72 1966 53 1967 43 DMI Evolución Sistemas Electrónicos – A. Diéguez Primeras aplicaciones Minuteman I 1962: TI recibe el encargo de diseñar 22 CI especiales 1962-63 Fairchild recibe encargos para fabricar CIs para la NASA % producción de CIs comprada por el ejercito USA Microprocesadores y memorias El MOSFET ofrecía un gran potencial R. Noyce, G. Moore y A. Grove dejan Fairchild y fundan INTEL en 1970 El mismo año presentan el primer chip semiconductor de memoria 1K DRAM Celda Básica: 3 transistores Tecnología PMOS con puerta de polisilicio En 1971, F. Faggin y E. Hoff, de INTEL, diseñaron y fabricaron el primer microprocesador 4004 4 bits 45 instructiones Tecnología PMOS con puerta de polisilicio 3.6 x 2.8 mm 2.300 transistores 4004 + memoria + I/O chip + reloj = computadora DMI Evolución Sistemas Electrónicos – A. Diéguez DMI Evolución Sistemas Electrónicos – A. Diéguez Transistor MOS En muchas ocasiones se trató construir un dispositivo con comportamiento de efecto de campo: estructura capacitiva para modular la concentración de portadores en un semiconductor Sin éxito El problema estaba en la existencia de demasiados estados superficiales, que impedían la existencia de un campo eléctrico en la superficie del semiconductor El uso de una capa de SiO2 reduce la concentración de estados superficiales En 1960 M. M. Atalla y D. Khang fabrican el primer MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) Comparación MOS - bipolar – Menor disipación de potencia para controlar la misma corriente – Menor superficie – Permite mayor complejidad – Operación más lenta Evolución de los Microprocesadores Primer µP 4004 (1971) 2.300 transistores DMI Evolución Sistemas Electrónicos – A. Diéguez µP 80386 (1984) 275.000 transistores No a escala µP Pentium III (1999) 9.500.000 transistores La invención del circuito integrado fue una revolución en el sentido que el hombre descubrió la tecnología para producir circuitos electrónicos en masa
DMI Evolución Sistemas Electrónicos – A. Diéguez Evolución Desde 1970 se ha producido una carrera trepidante para aumentar la complejidad de los CIs – Microprocesadores mas rápidos – Mayor capacidad de memoria Gordon Moore predijo esta evolución en 1965 (revisada en 1975) Cramming more components onto integrated circuits Electronics, Vol. 38, Num 8, April 19, 1965 El número de transistores por chip se dobla cada 18 meses Gran desarrollo debido a: – Incremento del área de un chip – Reducción de dimensiones – Menor densidad de defectos Year in production (small series) 1999 2002 2005 2008 2011 Dimensions (nm) 180 130 100 70 50 Memories Bits/chip (DRAM/flash) 1G 4G 16G 64G 256G Cost/bit (µcents of $) 60 15 5.3 1.9 0.66 Chip surface (mm 2 ) 400 560 790 1120 1580 Microprocesors DMI Evolución Sistemas Electrónicos – A. Diéguez Proyección Transistors/cm 2 (milions) 6.2 18 39 84 180 Frequency (GHz) 1.2 1.6 2 2.5 3 Chip surface (mm 2 ) 340 430 520 620 750 Power supply (V) 1.5/1.8 1.2/1.5 0.9/1.2 0.6/0.9 0.5/0.6 Power/chip (W) 90 130 160 170 175 DMI Evolución Sistemas Electrónicos – A. Diéguez DMI Evolución Sistemas Electrónicos – A. Diéguez Ley de Moore Limitaciones Hoy en dia se necesitan unos 1000 electrones para activar la puerta de un MOSFET En el 2010 seran necessarios 8. En el 2020 sólo 1 !! Pero: Limitaciones ECONOMICAS MOORE TM
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