Ignacio Mártil

Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física

Tras analizar cómo concibió Robert Noyce el circuito integrado, en este artículo vemos los primeros circuitos comerciales de Fairchild basados en su idea, a su vez heredera del proceso planar concebido por Jean Hoerni.

1. Hacia un circuito integrado viable

El cofundador de Fairchild, Robert Noyce, concibió la idea de utilizar finas capas de aluminio depositado sobre la capa de SiO₂ del proceso planar de Hoerni para interconectar selectivamente transistores, resistencias y otros componentes formados en la oblea de silicio subyacente y así crear un circuito electrónico integrado en un único bloque semiconductor (en lo que sigue, CI). No obstante, pasaría bastante tiempo (cerca de dos años) hasta que Fairchild presentó su primer CI comercial, compuesto por sólo cuatro transistores y cinco resistencias en marzo de 1961.

Imagen del primer circuito integrado de Fairchild de 1961

La concepción del CI se debió a una confluencia de factores de diversa naturaleza: ante el reto del abogado de patentes de Fairchild, John Ralls, de identificar otros usos para el proceso planar de Hoerni, Noyce pensó la idea de un CI monolítico, cuya gestación vimos en el artículo anterior de esta serie. Al eliminar las conexiones por medio de “cables voladores” (flying-wire), recogidas en la propuesta de Texas Instrument (T. I.) para el CI, se obtendría un método práctico para fabricar los circuitos electrónicos mucho más cercano a lo que entendemos hoy en día por un CI, que la idea patentada previamente por Jack Kilby, de T. I. Veremos esto con detalle más adelante.

La idea de Jack Kilby del circuito integrado, poco útil desde el punto de vista práctico, ya que las conexiones entre elementos son “cables voladoras”, tal y como se aprecia en la imagen en la que se ve el diagrama de conexiones (arriba) y el dispositivo real (abajo) de un circuito Type 502 de T. I.

Noyce registró su patente “Semiconductor device-and-lead structure” en julio de 1959 y un equipo de ingenieros de Fairchild fabricó los primeros circuitos integrados monolíticos en mayo de 1960. La idea de Noyce, en esencia, es la que se utiliza hoy en día para fabricar circuitos integrados. De hecho, todos los grandes fabricantes que quisieron, obtuvieron la licencia del proceso planar de Fairchild para la producción de dispositivos semiconductores. El siguiente vídeo muestra el proceso de Fairchild en 1967 durante sus momentos de máximo éxito en la industria:

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Años después, Noyce dio multitud de conferencias sobre el CI. Aquí se puede ver una de las más célebres, de 1984, con motivo del 25 aniversario de su invención:

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2. El largo camino hasta fabricar un CI viable

Paralelamente al trabajo de patentar el CI, en el verano de 1959, Noyce pidió a Jay Last que iniciara un proyecto para fabricar CI basados en su idea. Se trataba en gran medida de una respuesta defensiva a la ventaja inicial de T. I. sobre Fairchild Semiconductor en este campo. Noyce quería que Fairchild Semiconductor pareciera activa en fabricación de microcircuitos presentando un dispositivo y haciendo que Last hablara de él en la WESCON, la conferencia anual de semiconductores de EE. UU. El objetivo de Last no era tanto crear un producto viable, sino más bien enviar a los clientes y los competidores el mensaje de que Fairchild trabajaba en microcircuitos y estaba a la vanguardia de la tecnología de semiconductores. Last fabricó un circuito que encapsuló como si fuera un transistor estándar y presentó el dispositivo a bombo y platillo en la WESCON. El trabajo de Last condujo directamente al desarrollo de una línea de CI bajo el nombre de “Micrologic”, que sería una realidad en la primavera de 1960, aunque no se comercializaría hasta el año siguiente.

Imagen tomada al microscopio del circuito “F” Flip-Flop, fabricado con la tecnología planar. Integrar cuatro transistores y seis resistencias en un chip planteaba muchos nuevos retos de ingeniería. Este primer prototipo funcionó en mayo de 1960

3. Consecuencias inesperadas del desarrollo del CI

Paradójicamente, el desarrollo del CI planar en Fairchild Semiconductor trajo bastantes complicaciones a la empresa. Aunque muchos líderes técnicos de la organización lo reconocieron como un logro importante, para amplios segmentos de la empresa el CI pareció inicialmente una distracción, una actividad secundaria. Los rigores en las líneas de fabricación que traía el rápido aumento de la demanda de transistores y diodos de la empresa eran la principal preocupación de muchos miembros de los departamentos de marketing, ventas y producción. Thomas Bay, director de ventas de la empresa, le dijo a Jay Last que los esfuerzos de I+D de Fairchild se emplearían mejor en atender y ampliar los negocios de fabricación de transistores y diodos que en el Micrologic. Para muchos miembros del programa Micrologic, la preocupación de sus colegas por las líneas de productos existentes y su hostilidad ocasional hacia los CI parecían indicar una incomprensión de lo que los CI representaban: una gran promesa tecnológica y comercial.

Estas diferencias de perspectiva sobre los CI exacerbaron las inestabilidades que ya se venían arrastrando en la empresa, derivadas de la compra de Fairchild Semiconductor por parte de la casa matriz, Fairchild Camera and Instrument, que había tenido lugar un año antes. Como parte de la compra, los fundadores de Fairchild Semiconductor recibieron una cantidad sustancial de acciones de Fairchild Camera and Instrument. Pero esta maniobra financiera convertía a los fundadores de Fairchild Semiconductor (los “ocho traidores”, que vimos en otro artículo) en empleados, con lo que dejaban de ser los propietarios, y además con un estatus desigual entre ellos en la nueva organización. Estos cambios provocaron tensiones entre los fundadores y su inesperado enriquecimiento fue una fuente de descontento para algunos de los directivos que estaban fuera del grupo de los ocho fundadores.

Una foto de páginas interiores del número de 10 de marzo de 1961 de la revista LIFE. En un artículo titulado “Una revolución en dispositivos diminutos”, se comparaba el nuevo chip de Fairchild con el tamaño de una moneda de diez centavos de dólar (1.8 cm. de diámetro). El texto decía: "Su función es conmutar, amplificar y alterar la corriente eléctrica igual que hacen los transistores y las válvulas de vacío, pero uno de ellos equivale a una docena de válvulas, más varios metros de cableado". El dispositivo de la imagen contenía cuatro transistores

Las expectativas creadas por los CI y las tensiones derivadas de la compra de la empresa por parte de Fairchild Camera and Instrument llevaron a los miembros más importantes del programa Micrologic a abandonar Fairchild para crear empresas derivadas, centradas en los CI. En enero de 1961, Jean Hoerni y Jay Last se marcharon para crear Amelco Semiconductor como división de Teledyne, una empresa emergente que diseñaba sistemas electrónicos militares en el sur de California. Amelco fabricaba transistores y CI avanzados para estos sistemas. Unos meses más tarde, David Allison, Lionel Kattner y otros ingenieros del laboratorio de I+D de Fairchild Semiconductor crearon Signetics, empresa que se especializó en el diseño y producción de CI. A finales de 1962, Robert Norman (jefe de diseño de Micrologic), y algunos ingenieros de diseño y producción, también abandonaron la empresa para fundar General Microelectronics, que, al igual que Amelco y Signetics, se concentró en la nueva tecnología de CI planares.

Hay otra gran acontecimiento surgido de uno de los fundadores de Fairchild, que ha tenido un impacto extraordinario en la industria microelectrónica y como consecuencia, en nuestra vida: la Ley de Moore. Dada la importancia y la trascendencia de esta ley, le dedicaré un artículo específico más adelante. En todo caso, a comienzos de la década de 1960, Fairchild tenía un CI comercial, pero ¿tenía clientes a quien venderlo? Lo veremos en el siguiente artículo.