chip

Un chip es un bloque único de material, típicamente silicio o arseniuro de galio, sobre el cual se fabrican en capas miles o miles de millones de transistores, resistencias, condensadores y otros componentes. El chip terminado, a menudo de solo unos pocos milímetros cuadrados y menos de un milímetro de espesor, se monta en un encapsulado con terminales o esferas que lo conectan a una placa de circuito. El término cubre todo, desde compuertas lógicas simples hasta procesadores complejos, dispositivos de memoria y circuitos integrados de aplicación específica (ASIC).

El chip en sí es el producto de la fotolitografía. Una oblea de silicio, a menudo de 200 o 300 milímetros de diámetro, se recubre con una resina fotosensible. Se utiliza una máscara para proyectar patrones de circuito sobre la resina, que luego se revela para exponer partes del material subyacente. A través de ciclos repetidos de oxidación, implantación de dopantes, deposición y grabado, los patrones se acumulan en una estructura 3D funcional. Los procesos modernos operan con tamaños de característica de 5 nanómetros o menos, lo que significa que los transistores individuales son muchísimo más pequeños que una célula humana.

La oblea terminada contiene docenas o cientos de chips idénticos dispuestos en una cuadrícula. Cada chip se separa luego mediante aserrado, se prueba y se monta en un encapsulado: plástico o cerámica con terminales metálicos, matrices de rejilla de bolas (BGA) con cientos de bolas de soldadura debajo, o flip chips unidos directamente a un sustrato. El encapsulado proporciona protección mecánica, gestión térmica y conectividad eléctrica con el mundo exterior.

Variantes y modos de fallo

Los chips analógicos amplifican o filtran señales y son sensibles al ruido y a la deriva de temperatura. Los chips digitales conmutan entre niveles de voltaje que representan 0 y 1, y son más robustos a las interferencias, pero muy sensibles a las fluctuaciones en la fuente de alimentación. Los chips de memoria almacenan datos y exigen voltaje y temporización precisos. Los chips de potencia manejan grandes corrientes y disipan un calor significativo; la gestión térmica a través de disipadores de calor, vías térmicas y materiales de sustrato se vuelve crítica. Los defectos introducidos durante la fabricación, el estrés mecánico durante el montaje, la descarga electrostática (ESD) durante la manipulación o el ciclo térmico durante el funcionamiento pueden hacer que un chip no funcione o que falle prematuramente.

La palabra chip deriva del hecho de que los dados individuales se desprenden literalmente de la oblea. En los primeros días de los circuitos integrados en la década de 1960, el término los distinguía de los componentes discretos (transistores, resistencias y condensadores individuales soldados a mano). Hoy en día, chip y circuito integrado se usan indistintamente, aunque chip es el estándar coloquial en toda la industria.