Historia de los circuitos integrados

Estructura de las computadoras. Sistemas electrónicos

  • Enviado por: Juan Lara
  • Idioma: castellano
  • País: España España
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1952 AD AL 1970 AD

LOS PRIMEROS CIRCUITOS INTEGRADOS

Los transistores empacados individualmente eran mucho mas pequeños que sus predecesores, los tubos al vacio, pero los disenadores todabia deseaban dispositivos electronicos mas pequenos. Lo que aumento la demanda de miniaturizacion y motorizo la investigacion en ese sentido fue el desarrollo del programa Americano de Investigacion Espacial (American Space Program).

Desde algun tiempo fatras los ingenieros y cientificos habian estado pensando que seria una buena idea tener disponibilidad para fabricar circuitos enteros en na sola pieza de semiconductor.

La primera discusion publica sobre esta idea se debe a un ingles experto en radares llamado G.W.A. Summer, por un escrito publicado en 1952. De todas formas no fue hasta el verano de 1958, que el Sr. Jack Kilby, trabajando para Texas Instruments, progreso en la fabricacion de componentes multiples en una sola pieza de semiconductor. El primer prototipo de Kilby fue un oscilador de fase y, a pesar de que las tecnicas de manufactura subsecuentemente tomaran caminos diferentes a los tomados por Kilby, el sigue teniendo el credito de haber creado el primer verdadero circuito integrado.

En el 1963, FAIRCHILD manufacturo un dispositivo llamado el 907 que contenia dos compuertas logicas, las cuales consistian en cuatro transistores bipolares y cuatro resistores. El 907 tambien utilizo capas aislantes y estructuras internas, las cuales son caracteristicas comunes en los circuitos integrados modernos.

En 1967, FAIRCHILD introdujo un dispositivo llamado el micromosaico, el cual contenia algunos cientos de transistores. La principal caracteristica del micromosaico era que los transistores no estaban conectados entre si. Un disenador usaba un programa de computadoras para especificar la uncion pue se requeria que el dispositivo realice, y el programa determinaba las interconecciones necesarias de los transistores y construia las fotomascaras requeridas para completar el dispositivo. El micromosaico esta acreditado como puntero de los circuitos integrados de aplicaciones especificas, y tambien como el primer dispositivo anadido con aplicacion real en el diseno de computadoras.

En 1970, FAIRCHILD introdujo la rimera memoria RAM (Random Access Memory) estatica de 256 bits llamada 4100, mientras Intel aunciaba la primera RAM dinamica de 1024 bits llamada 1103, en el mismo ano.

1971 AD al 1976 AD

Con los beneficios que aporto el uso de los circuitos integrados aparece el adnienimiento de los microprocesadores. Esto era evidente por si mismo por numerosas razones, entre las cuales se encuentran el gran tamano que tenian las computadoras, su alto precio, y lo tedioso o dificultoso que era el utilizarlas.

Debido a que las computadoras eran muy grandes y por lo tanto caras, solamente las grandes instituciones podian comprarlas y solo eran utilizadas para tareas computacionalmente interinas y complicadas, lo cal explica porque las computadoras en esa epoca eran pocas y separadas por distancias abismales, y reduciendo a un grupo elite y exclusivo el grupo de personas que podian utilizarlas y conocer como estas trabajaban.

Debido a que la tecnologia de los circuitos integrados estaba en su infancia o etapa inicial y todabia no era posible construir miles de transistores en un solo circuito integrado hasta fines de los 60's y mediados de los 70's, las computadoras se encontraban sumidas en n letardo hasta que aparecieron y se desarrolaron las distintas escalas de integracion.

Las escalas de integracion de los circuitos integrados aparecieron y se fueron desarrollando en la siguiente secuencia de acuerdo a la densidad de integracion que poseian:

1)- Aparecieron los circuitos SSI (Small Scale Integration). Estos son los circuitos de baja escala de integracion, los cuales solo contienen un maximo de 10 compuertas logicas o 100 transistores y comprenden la epoca de investigacion de los IC's.

2)- Aparecen los Circuitos MSI (Medium Scale Integration). Estos son los circuitos de media escala de integracion, los cuales contienen entre 10 y 100 compuertas logicas o de 100 a 1000 transistores utilizados ya mas comercialmente.

3)- Se introducen los Circuitos LSI (Large Scale Integration). Estos contienen entre 100 y 1000 puertas logicas o de 1000 a 10000 transistores los cuales expandieron un poco el abanico de uso de los IC's.

4)- Aparecen los Circuitos VLSI (Very Large Scale Integration). Los cuales contienen mas de 1000 puertas logicas o mas de 10000 transistores, los cuales aparecen para consolidar la industria de los IC's y para desplazar definitivamente la tecnologia de los componentes aislados y dan inicio a la era de la miniaturizacion de los equipos apareciendo y haciendo cada vez mas comun la manufactura y el uso de los equipos portatiles.

Las distintas necesidades existentes en cuanto al uso de IC's dieron origen a distintas familias logicas que cumplieron con las especificaciones de potencia, voltaje y corriente de los circuitos que se disenan en la actualidad. Por estas razones y otras mas surgieron distintas familias logicas, que se enumeran en el siguiente listado:

a. Familia RTL (Logica de Resistores)

b. Familia DTL (Logica de diodos y transistores)

c. Familia TTL (Logica de transistores y transitores)

d. Familia TTL Schottky (Logica de transistores y transistores Schottky)

e. Serie TTL 7400/5400

f. Familia IGFET o ENHANCEMENT: Efecto intensificador EMOSFET (logica de transistores de efecto de campo complementario de oxido de metal)

g. Serie CMOS 74C/54C

h. Familia ECL (EMITTER COUPLED LOGIC)

i. Compuerta de logica de tres estados (TRI STATE LOGIC GATE)

j. Acoplamiento entre compuertas (INTERFACE)

k. Logica TTL con colector abierto (OPEN COLLECTOR TTL)

l. Compuerto de transmision (BILATERAL SWITCH)

DISEÑO DE CIRCUITOS INTEGRADOS

DE APLICACION ESPECIFICA

La mayor parte del esfuerzo investigador de los ultimos anos en el campo del diseno de Circuitos Integrados de Aplicacion Especifica, comunmente llamados ASIC (Application Specific Integrated Circuitis), se ha encontrado en el incremento de la velocidad y rendimiento de los sistemas digitales, consiguiendoce avances importantes que han dado lugar al desarrollo de sistemas digitales cada vez mas potentes. Estos avances, unidos a la extraordinaria progresion de la tecnologia de fabricacion de dispositivos VLSI, han posibilitado el desarrollo de ASIC para el procesado digital en tiempo real de senales e imagenes, entre otras aplicaciones.

El diseno de IC's en los ultimos anos se realiza tomando en cuenta los siguientes puntos:

1. Diseno de ASCIs para el procesado de imagenes y senales. Se desarrolla parte de la investigacion en el diseno de ASICs para la compresion de imagenes y el procesado digital de senales, en aplicaciones de alta velocidad. En muchas ocasiones, la velocidad. En muchas ocasiones, la velocidad esta limitada por las operaciones aritmeticas que se deben realizar. Para aumentar la velocidad de la arquitectura se utiliza, ademas de la segmentacion, aritmetica redundante carry-save (CSA) o signed-digit (SDA), evitando la propagacion del acarreo en las operaciones de suma. La investigacion se centra en el desarrollo de arquitecturas VLSI para las operaciones basicas en el procesado de imagenes y senales, tales como DCT, FFT, codificacion aritmetica de imagenes, cuantizacion, etc.

2. Arquitecturas VLSI paralelas. El grado de desarrrollo de la tecnologia VLSI y la disponibilidad de metodologias para la particion y proyeccion de algoritmos en arquitecturas VLSI paralelas hace factible la implementacion de algoritmos complejos en un unico circuito integrado. La investigacion se centra en el desarrollo de metodologias para la proyeccion de algoritmos basados en la estrategia divide-y-venceras (transformadas ortogonales, algoritmo de Viterbi,arboles, etc.) sobre arquitecturas paralelas de area-eficiente.

3. Diseno para bajo consumo de potencia. Debido a la cada vez mas amplia difusion de sistemas portatiles, el diseno de estos sistemas con un bajo consumo de potencia se ha transformado en un punto de referencia. Por otra parte, se ha comprobado que en aplicaciones multimedia es la memoria donde mayor potencia se consume. Se pretende buscar aquellas organizaciones en el acceso a los datos que minimicen el consumo de potencia. Para ello sera necesario aplicar transformaciones en los datos para aprovechar al maximo la localidad temporal y espacial en el acceso a los mismos.