La mayoría hemos escuchado sobre ellos, los circuitos integrados, esos pequeños cuadros negros presentes en todos los equipos electrónicos. Son los responsables de las maravillas tecnológicas que disfrutamos en la actualidad, como las computadoras, las televisiones, los teléfonos celulares, el internet, los robots, los aparatos médicos y las naves espaciales, entre otros adelantos que nunca soñaron los escritores de ciencia ficción
En esta ocasión comentaremos sobre la historia de estos dispositivos –llamados también “microchips”–, y de su impacto en nuestra civilización.
ANTECEDENTES
Los primeros aparatos electrónicos surgieron a inicios del siglo XX, basados en las válvulas de vacío (“bulbos” se les denominaban en México) desarrolladas por John Ambrose Fleming y Lee de Forest. Los lectores mayores las recuerdan, seguramente: su apariencia era similar a la de un foco incandescente, con una cubierta de vidrio, por lo que eran muy frágiles, además de que ocupaban mucho espacio, consumían demasiada potencia y requerían de un tiempo de espera para empezar a funcionar.
Al término de la Segunda Guerra Mundial había un gran interés en el desarrollo de un sustituto de las válvulas de vacío, que realizara la misma función pero sin sus desventajas. Para poder llevar a cabo esto, los Laboratorios Bell, en los Estados Unidos, contrataron a los doctores norteamericanos William Shockley, John Bardeen y Walter Brattain.
Debido al carácter de Shockley, quien era una persona imposible de tratar, aunado a la amistad que tenían Bardeen y Brattain, estos dos trabajan juntos, dejando de lado al primero. Después de meses de investigación, el 16 de diciembre de 1947 inventan el transistor. Al darse cuenta William Shockley de que se había quedado fuera de la historia, toma el prototipo desarrollado y lo mejora, con lo que obtiene el dispositivo tal como se usa hasta nuestros días.
El transistor es considerado uno de los grandes inventos del siglo XX, permitió la miniaturización de los equipos electrónicos y un avance tecnológico sin precedentes. Debemos comentar que los tres inventores fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1956.
LOS CIRCUITOS
Jack Kilby nació el 8 de noviembre de 1923, en Great Bend, Kansas, Estados Unidos. Estudió en la Universidad de Illinois, y obtuvo su maestría en la Universidad de Wisconsin. En 1958 consiguió un empleo en Texas Instruments, y cuando llegó el periodo vacacional de verano aún no tenía derecho a tomarlo, por lo que se quedó a trabajar solo en el laboratorio. En esos días tiene la idea de que la construcción de todo un circuito se realice en un mismo empaque y hecho del mismo material, con el fin de reducir el espacio considerablemente, con lo que nace el circuito integrado (recibió, en el año 2000, el Premio Nobel de Física por este invento).
En marzo de 1959, el ingeniero Jean Hoerni demostró el proceso para fabricar el transistor planar, más adecuado para insertar en un circuito integrado. Basado en esto, Robert Noyce desarrolla un método para producir los circuitos, y lo presentan el primero en mayo de 1960. Después de múltiples debates y batallas legales durante un par de décadas, la comunidad de científicos e ingenieros en todo el mundo considera como inventores independientes del circuito integrado a Robert Noyce y a Jack Kilby.
LA LEY DE MOORE
Gordon Earl Moore nació el 3 de enero de 1929, en San Francisco, California. Estudió Química en la Universidad de California, en Berkeley. En 1954 obtuvo el Doctorado en Química y Física por el Instituto Tecnológico de California (CalTech).
En 1968, se une a Robert Noyce para fundar Intel, en la que deciden que lo mejor es motivar a todos sus ingenieros para que, con la unión de la teoría existente y la práctica, trabajen en el desarrollo de circuitos integrados. Después de observar la tendencia en el aumento del número de transistores que contiene un circuito integrado (que influye directamente en su capacidad de procesamiento), Gordon Moore publicó el artículo “Cramming More Components onto Integrated Circuits”, en la revista Electronics, el 19 de abril de 1965.
En dicho artículo predijo que el número de componentes en un circuito integrado se doblaría cada año. Posteriormente, revisó su pronóstico y lo fijó en dos años, para finalmente dejarlo establecido en 18 meses. Hay que anotar que originalmente se refería no sólo a los transistores, sino a los demás componentes como resistencias y condensadores.
La ley de Moore se ha cumplido durante cinco décadas, en las que se ha pasado de tener microprocesadores con miles de transistores a los modernos que utilizan millones de ellos. Ha propiciado el inmenso desarrollo tecnológico del que gozamos actualmente, el cual incluso ha ocasionado que hayamos perdido la capacidad de asombro. Para un jovencito resulta lo más normal utilizar un pequeño dispositivo móvil para disfrutar en vivo, y en alta definición, de un partido de futbol que tiene lugar en Europa.
FALSAS ESPERANZAS
Aunque el avance de la electrónica ha sido muy superior al mejor escenario imaginado, cometemos un error al pensar que el desarrollo tecnológico de nuestra civilización es únicamente el relacionado con la ley de Moore. Existen otras áreas importantes en las que nos hemos quedado muy por debajo, como la producción de alimentos, la generación de energía eléctrica y el transporte.
El cultivo de maíz en los EUA ha mejorado su rendimiento sólo 2 por ciento al año desde 1950. La velocidad de un Boeing que cruza el Océano Atlántico se ha mantenido en alrededor de 850 kilómetros por hora desde 1958. Si la industria automotriz hubiera tenido un desarrollo similar al de la microelectrónica, en este momento un coche tendría una eficiencia de miles de kilómetros por litro y viajaría a cientos de miles de kilómetros por hora. Por otro lado, la principal fuente para generar energía eléctrica sigue siendo la quema de combustibles fósiles.
EL LÍMITE
El hecho de meter más y más transistores en un dispositivo de un tamaño tan pequeño tiene un límite, obviamente. Tal como lo expresó Stephen Hawking en una visita a Silicon Valley, dicho límite se encuentra en la velocidad de la luz y la naturaleza atómica de los materiales, no se puede ir más allá, hasta el momento.
Los expertos están de acuerdo en que ya se vive una desaceleración de la ley de Moore, y calculan que dentro de una o dos décadas se llegará al límite en el número de transistores que puede contener un microprocesador. Entonces la computadora nueva no será mucho más potente que la que tengamos, y no esperaremos con ansias el lanzamiento del nuevo celular al siguiente año.
Sin embargo, para cuando se llegue a esa situación, el número de transistores por microprocesador será tan grande que ofrecerá posibilidades inmensas de desarrollo. Además de que ya se trabaja en otras opciones como el procesamiento en paralelo y el uso de nuevos materiales.
FUTURO
Cada segundo del año 2014 trajo consigo la fabricación de 8 billones de transistores, hasta alcanzar una producción anual de 250 trillones (250 seguido de 18 ceros) de estos microscópicos dispositivos que cambiaron al mundo. Para tratar de imaginarnos dicha cantidad podemos anotar que es mucho mayor que el número de estrellas en la Vía Láctea o de galaxias en el universo conocido. También la tasa de crecimiento ha sido extraordinaria, en ese año se produjeron más transistores que en todos los anteriores al 2011.
En menos de un siglo hemos pasado de las computadoras que ocupaban todo un piso a unas que caben en la palma de nuestra mano. Su desarrollo ha contribuido al de otras áreas y ha mejorado notablemente la comodidad de la vida diaria. Pero debemos estar conscientes de que este crecimiento se detendrá en algún momento. Sin embargo, debemos confiar en la gran capacidad de nuestra especie para desarrollar nuevas tecnologías; es muy probable que para cuando llegue el día del fin de la ley de Moore aparecerá una solución por donde menos la esperamos. Quizás algunos de los jóvenes ingenieros que leen este artículo contribuyan a ella.
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