Desde mi punto de vista, somos protagonistas de una nueva revolución industrial que comenzó hace un poco más de cincuenta años con la aparición del circuito integrado. Como es el caso de muchos de los desarrollos que se han hecho, su invención es atribuida a más de una persona. No obstante, la mayoría está de acuerdo en que Jack Kilby hizo contribuciones importantes para el desarrollo de esta tecnología a finales de la década de 1950. Por esto se le reconoció en el año 2000 con el premio Nobel de Física. El circuito integrado ha transformado muchos productos electrónicos cotidianos reduciendo la energía que consumen. También reduce su precio en el mercado y el tiempo para lanzar nuevos productos. De forma más tangible el circuito integrado cambió la forma en que vivimos y nos relacionamos con los demás. Pero ¿qué es un circuito integrado?
También conocido como chip, es la transformación de algunas secciones de una pieza de cristal (usualmente silicio) en secciones con propiedades eléctricas distintas. Es decir, algunas zonas son más conductivas e inclusive se depositan aislantes y materiales conductores como el aluminio para poder hacer las conexiones hacia el exterior. Las zonas en las que se hace la transformación y/o depósito de los materiales está en el orden de los nanómetros. Es decir, un milímetro seccionado un millón de veces. De esta forma se puede hacer desde un interruptor, un diodo emisor de luz ¡y hasta un sistema de comunicaciones en radiofrecuencia completo!, todo en un área muy pequeña.
Los primeros circuitos integrados eran capaces de concentrar una decena de dispositivos en algunos centímetros cuadrados. Actualmente se pueden integrar billones de dispositivos en un milímetro cuadrado.
Desafortunadamente México no cuenta con fábricas de chips para su producción en masa. La razón principal es que los recursos financieros necesarios para construir los instrumentos que manipulan materiales en escala nanométrica son muy elevados. Por otro lado, las tecnologías de manufactura son constantemente renovadas. Esto no significa que construir fábricas de circuitos integrados sea una tarea imposible en nuestro país. Una muestra es el trabajo que muchos investigadores e ingenieros mexicanos hacen con el desarrollo de nuevas soluciones para el diseño de materiales en escala nanométrica. Estas soluciones tienen un potencial de aplicación en la producción de circuitos a nivel industrial que se hace en otros continentes.
No obstante, una actividad complementaria para la producción de dispositivos en escala nanométrica es el dibujo de la geometría para la transformación de los materiales. Para poder fabricar estos circuitos en masa es necesario contar con plantillas en escala nanométrica para producir millones de chips en un solo lote. Así, el precio por la manufactura de un chip puede reducirse a centavos y venderlo a un precio mayor. Etimológicamente, la palabra “diseño” significa dibujo, lo que significa que esos patrones de geometría para la fabricación deben hacerse mediante un diseño específico. Así el diseño de circuitos integrados es un detonante en la invención de muchos productos que se han vuelto imprescindibles.
Diseñar circuitos integrados ya es una línea de investigación muy extensa que evoluciona conforme las tecnologías de manufactura. Contrariamente a la construcción de una fábrica, no requiere de un financiamiento extenso. Para diseñarlos es necesario conocer la tecnología en la que se ejecuta la fabricación, las especificaciones que debe cumplir el circuito, una propuesta de arquitectura para la aplicación específica y una licencia de software a nivel industrial. Aunque en términos financieros puede ser más sencillo, comparando la inversión en equipo para manufactura a esa escala, el diseño de circuitos a escala nanométrica también contiene retos difíciles que podemos resolver con base en nuestro pensamiento curioso y experiencia. En México contamos con la infraestructura, recursos humanos y conocimientos para diseñar y verificar nuevos productos. Lo más representativo es el potencial que tenemos para incrementar los recursos humanos interesados y capacitados para hacer diseño electrónico en nanoescala con el fin de fomentar esta actividad en nuestro país. Si generamos más diseñadores de alto desempeño, la industria del diseño electrónico tendrá un crecimiento importante.
La Facultad de Ciencias de la Electrónica de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) ha sido la casa de investigadores que han impulsado esta disciplina y la BUAP apuesta por la consolidación de la misma. En la actualidad, contamos con cursos de diseño de circuitos integrados desde el nivel licenciatura, cuyos programas de asignatura son comparables con los de cualquier universidad o instituto a la vanguardia en el mundo. Somos miembros de los programas de donación de software para diseño electrónico de las dos compañías mas grandes de distribución de estas plataformas. De forma reciente, gracias al apoyo financiero entre el Conacyt y la BUAP se ha podido construir un laboratorio para el diseño de circuitos integrados con una estación de pruebas para verificarlos.
Los egresados de la Licenciatura en Electrónica de la FCE que han cursado los programas de asignatura antes mencionados, se enfrentan a los retos del diseño en escala nanométrica con la disponibilidad de kits de diseño completos en procesos planares en decenas de nanómetros.
Esta actividad representa un reto importante porque se requiere de un buen dominio sobre temas específicos como: física de estado sólido, métodos para solución de ecuaciones diferenciales, circuitos eléctricos, álgebra lineal, procesamiento de señales en tiempo continuo y en tiempo discreto, descripción de hardware e inclusive codificación para sistemas operativos. Por esta razón, el diseño de circuitos integrados es una disciplina multifacética. Esto provoca que en el ámbito existan diversas especialidades, ya que es muy complicado que una persona tenga experiencia en todas las áreas del conocimiento existentes y las que emergen de forma continua.
Pero esta tarea multidisciplinaria, más allá de representar un reto complicado, es una oportunidad para fomentar el desarrollo integral de nuestros ingenieros de diseño electrónico. Esta formación integral permite que nuestros recursos humanos actuales y por egresar tengan oportunidades en múltiples áreas. Esto es porque el diseño de sistemas electrónicos en un circuito integrado diversifica el campo de acción de un licenciado en electrónica. Este potencial con el que contamos es gracias al trabajo en colaboración con investigadores en nuestro país que han fomentado el interés por el diseño electrónico de alto desempeño. Por esto estamos convencidos de que el diseño electrónico a escala nanométrica necesita de la participación de todos para que siga siendo un impulsor de nuestro desarrollo tecnológico y social.
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