Bachilleres:

Alfredo Escalona

Alis Cardona

John Mejias

Luis Prieto

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

U.P.T “Dr. Federico Brito Figueroa”

Biruaca- Edo. Apure

Sección A de Electricidad

San Fernando de Apure, Octubre 2013

CIRCUITOS

Facilitador:

Ing Dakar Navarro

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN.....................................................................................................3

CIRCUITOS INTEGRADOS MONOLÍTICOS...........................................................4

FABRICACIÓN DE UN CIRCUITO MONOLÍTICO...............................................4

TIPOS DE CIRCUITOS INTEGRADOS................................................................4

CIRCUITOS INTEGRADOS CUSTOM.................................................................5

CIRCUITOS INTEGRADOS SEMI-CUSTOM.......................................................6

CIRCUITOS INTEGRADOS FULL-CUSTOM.......................................................6

DIFERENCIA ENTRE SEMI-CUSTOM Y FULL-CUSTOM...................................6

DISEÑO DE CIRCUITOS INTEGRADOS.............................................................7

TESTABILIDAD.....................................................................................................7

CONCLUSIÓN.........................................................................................................9

BIBLIOGRAFÍAS....................................................................................................10

INTRODUCCIÓN

Los circuitos integrados monolíticos se construyen sobre una plaquita de

silicio, denominada sustrato, generalmente de tipo P. Se configura como una

unidad inseparable que forma una estructura única, cuyos componentes van

formándose simultáneamente, y que no puede ser dividida sin destruir de forma

irreversible su función eléctrica. El proceso de fabricación está basado en la

técnica planar, vista anteriormente, pudiéndose distinguir en él varios apartados: la

preparación de las máscaras fotográficas, la elaboración del circuito y, por fin, el

encapsulado y verificación.

La idea de circuito integrado nace de la necesidad de reducir los circuitos

eléctricos a uno mucho más sencillo y pequeño. 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, o la reducción del espacio que ocupaban las válvulas de vacío, las

cuales se vieron rápidamente obsoletas gracias a las mejoras que supuso la

introducción de los circuitos integrados.

En primer lugar, una vez calculados los valores y ajustado el circuito en su

funcionamiento o las limitaciones propias de esta técnica, se procede a la

disposición de los elementos sobre el cristal. Una vez conformado el conjunto, se

desarrollan las máscaras fotográficas que, con sus correspondientes aberturas,

irán dando lugar a las sucesivas partes del circuito en procesos posteriores. Cada

una de estas máscaras se corresponderá con una fase de fabricación en la que se

producirán varios elementos a la vez (por ejemplo, bases y resistencias, emisores

y capacidades, etc.). Las máscaras se diseñan inicialmente a escala 500:1 y, más

tarde, son reducidas al tamaño real, pasando a disponerse conjuntamente de un

número de ellas igual al número de circuitos que pueden obtenerse de una oblea

de silicio (que llega a ser de varias centenas). Esto se repite para cada fase del

proceso.

CIRCUITOS INTEGRADOS MONOLÍTICOS

La palabra monolítico viene del griego y significa “una piedra”. La palabra es

apropiada por que los componentes son parte de un chip. El CI monolítico es el

tipo más común de circuito integrado. Ya que desde su invención, los fabricantes

han estado produciendo los CI monolíticos para llevar a cabo todo tipo de

funciones. Los tipos comercialmente disponibles se pueden utilizar como

amplificadores, reguladores de voltaje, conmutadores, receptores de AM, circuitos

de televisión y circuitos de computadora. Pero los CI monolíticos tienen limitantes

de potencia. Ya que la mayoría de ellos son del tamaño de un transistor discreto

de señal pequeña, generalmente tienen un índice de máxima potencia menor que

1 W. Esto limita su uso a aplicaciones de poca potencia.

FABRICACIÓN DE UN CIRCUITO MONOLÍTICO

Estos son aquellos que están fabricados con un solo monocristal,

habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de galio,

silicio-germanio, etc. Un circuito integrado está formado por un monocristal de

silicio de superficie normalmente comprendida entre 1 y 10 mm de lado, que

contiene elementos activos y pasivos. En este capítulo se describen

cualitativamente los procesos empleados en la fabricación de tales circuitos, estos

procesos son: Preparación de la oblea, Crecimiento Epitaxial, Difusión de

Impurezas, Implantación de Iones, Crecimiento del Oxido, Fotolitografia, Grabado

Químico y Mentalización. Se emplea el proceso múltiple que ofrece una excelente

identidad de resultados en la producción de un elevado número de circuitos

integrados a bajo costo.

TIPOS DE CIRCUITOS INTEGRADOS

Existen tres tipos de circuitos integrados:

Circuitos monolíticos: Están fabricados en un solo monocristal,

habitualmente de silicio, pero también existen en germanio, arseniuro de

galio, silicio-germanio, etc.

Circuitos híbridos de capa fina: Son muy similares a los circuitos

monolíticos, pero, además, contienen componentes difíciles de fabricar con

tecnología monolítica. Muchos conversores A/D y conversores D/A se

fabricaron en tecnología híbrida hasta que los progresos en la tecnología

permitieron fabricar resistencias precisas.

Circuitos híbridos de capa gruesa: Se apartan bastante de los circuitos

monolíticos. De hecho suelen contener circuitos monolíticos sin cápsula

(dices), transistores, diodos, etc, sobre un sustrato dieléctrico,

interconectados con pistas conductoras. Las resistencias se depositan por

serigrafía y se ajustan haciéndoles cortes con láser. Todo ello se

encapsula, tanto en cápsulas plásticas como metálicas, dependiendo de la

disipación de potencia que necesiten. En muchos casos, la cápsula no está

"moldeada", sino que simplemente consiste en una resina epoxi que

protege el circuito. En el mercado se encuentran circuitos híbridos para

módulos de RF, fuentes de alimentación, circuitos de encendido para

automóvil, etc.

CIRCUITOS INTEGRADOS CUSTOM

El diseño físico es un proceso muy complejo, y aun descomponiendo su

realización en diferentes pasos, el desarrollo de cada uno de estas subtareas es

muy dura, computacionalmente hablando. Sin embargo las necesidades del

mercado demandan diseños realizados cada vez en menos tiempo y con un

rendimiento de la oblea mayor, (entendiendo por rendimiento de la oblea el % de

circuitos de funcionamiento correcto que se pueden obtener de una oblea de

silicio).

Para intentar cumplir estas necesidades del diseño, han ido apareciendo a

lo largo de los años diferentes estilos de diseño, con ligaduras de mayor o menor

importancia que facilitan el diseño físico, generalmente a costa del ahorro de área

o de los rendimientos o consumos de potencia. De manera general los estilos de

diseño se pueden clasificar en estilos fullcustom o estilos semicustom. La principal

característica del diseño full-custom es que los diferentes bloques que forman el

diseño se pueden colocar en cualquier parte del area del circuito con la única

condición que no se solapen entre sí.

CIRCUITOS INTEGRADOS SEMI-CUSTOM

Circuitos semi-custom o semi-medida, en este caso, se utiliza una librería

de celdas que impone el esquema a nivel eléctrico y el layout de los diferentes

componentes. La única libertad que le queda al diseñador en estos niveles es la

colocación de las celdas en el layout final (siempre y cuando se cumplan una serie

de restricciones, como es su colocación en hileras). El destino de esta estrategia

puede ser un circuito integrado, denominado entonces basado en celdas, o un

dispositivo programable, denominado entonces basado en matrices.

CIRCUITOS INTEGRADOS FULL-CUSTOM

Circuitos full-custom o completamente a medida. En este caso, como su

propio nombre indica, todas las puertas son realizadas por el diseñador de tal

forma que se obtenga una mejor adaptación a las especificaciones del diseño.

Esta realización propia será a nivel eléctrico (esquema de transistores con las

dimensiones específicas) y físico (layout, que podemos crear layouts diferentes

para una misma celda con el fin de que encaje mejor en el circuito reduciendo el

área ocupada).

DIFERENCIA ENTRE SEMI-CUSTOM Y FULL-CUSTOM

Como es obvio, ambas estrategias tendrán características diferentes. Así

los circuitos full-custom son los que presentan mejores prestaciones a costa de un

mayor tiempo de diseño, debido a la realización de todas las celdas. Por el

contrario, los circuitos semi-custom mejoran los tiempos de diseño a costa de un

empeoramiento en las prestaciones. Dentro de los circuitos semi-custom, aquellos

basados en matrices son los que tienen un tiempo de diseño menor ya que no es

necesaria el proceso de integración ya que se dispone del dispositivo, que con un

proceso de programación adquirirá el comportamiento adecuado. Luego, no

podemos encontrar el circuito ideal en el que se optimicen simultáneamente el

tiempo de diseño y sus prestaciones, por lo que hay que llegar a un compromiso

para decidir la estrategia con la cual abordar la tarea de diseño

DISEÑO DE CIRCUITOS INTEGRADOS

El diseño se realiza a distintos niveles. Por una parte tenemos la parte

física, donde se diseña la estructura real de los componentes electrónicos que

constituyen el circuito, sus dimensiones, materiales. Por encima podemos

encontrar métodos de diseño de cada vez más alto nivel, hasta llegar a los

llamados lenguajes de descripción de hardware. Éstos permiten introducir

descripciones de los distintos bloques funcionales de un sistema para su

simulación, verificación e incluso para la generación automática del circuito físico

con la herramienta de síntesis apropiada. Algunos de los lenguajes de descripción

de hardware más conocidos y empleados son VHDL y Verilog. En general los

circuitos analógicos no permiten este grado de automatización y se requiere un

diseño más artesano, donde la distribución física de los componentes desempeña

un papel fundamental en el resultado final.

El problema del diseño de un sistema integrado como los que hoy en día

podemos encontrar son tan complejos que la primera metodología consiste en la

estructuración y jerarquización del sistema, de forma que su diseño pueda ser

abordado por partes. Además, debido a la gran cantidad de variables que se

deben controlar, es necesario enfrentarnos al diseño a diferentes niveles de

abstracción, lo que nos permite reducir la cantidad de información que es

necesario manejar en cada momento. Vamos a dedicarnos a este aspecto en el

siguiente apartado y posteriormente nos centraremos en los flujos de diseño

habituales (ascendente y descendente), con respecto a la jerarquía. Trataremos

de proporcionar una lista exhaustiva de las variables de diseño y los escenarios

más habituales en relación con los distintos niveles y fases del proceso de diseño.

TESTABILIDAD

La testabilidad de un circuito está determinada:

Controlabilidad: facilidad para establecer un valor determinado en cada

nodo del circuito fijando valores de entradas primarias

Observabilidad: facilidad para determinar el valor de cada nodo del circuito

controlando sus entradas y observando sus salidas

Predictibilidad facilidad para obtener respuestas conocidas en respuesta a

unos estímulos dados.

CONCLUSIÓN

Los Circuitos Integrados son pequeños circuitos electrónicos que han ido

evolucionando con el paso del tiempo; ya que su funciones han crecido y su

tamaño ha disminuido considerablemente; la llamada “Miniaturización”. Los

circuitos integrados han hecho posible el desarrollo de muchos nuevos productos,

como computadoras y calculadoras personales, relojes digitales y videojuegos. El

desarrollo de los circuitos integrados ha revolucionado los campos de las

comunicaciones, la gestión de la información y la informática. Los circuitos

integrados han permitido reducir el tamaño de los dispositivos con el consiguiente

descenso de los costes de fabricación y de mantenimiento de los sistemas. Al

mismo tiempo, ofrecen mayor velocidad y fiabilidad.

Fue un gran avance debido al enorme ahorro que se consiguió en relación

al espacio y a la energía consumida por los sistemas anteriores en los circuitos

electrónicos, que funcionaban a base de válvulas electrónicas alimentadas por

filamentos que consumía cuatro veces más que los transistores, esto permitió un

gran avance en la técnica espacial pues los satélites requerían equipos cada vez

más ligeros, no obstante se sigue hoy en día el avance en la miniaturización de los

equipos. 

BIBLIOGRAFÍAS

www.edutecne.utn.edu.ar/.../02-FABRICACION%20DE%20CIRCUITOS

www.ordenadores.us/tiendas/virtuales/tipos-de-circuito-integrado/

www.geocities.ws/curso_tecnologia_electronica/.../TE2-T04A.pdf

www.ecured.cu/index.php/Circuito_entegrado

circin.blogspot.com/2010/10/tipos-de-circuitos-integrados.html

www.datasheetcatalog.net/es/datasheets_pdf/T/P/5/7/TP5700.shtml