Tipos de chips de computadora y sus caracteristicas

Circuito integrado o chip

Un circuito integrado (CI), también conocido como chip o microchip, es una pastilla pequeña de material semiconductor, de algunos milímetros cuadrados de área, sobre la que se fabrican circuitos electrónicos generalmente mediante fotolitografía y que está protegida dentro de un encapsulado de plástico o cerámica. El encapsulado posee conductores metálicos apropiados para hacer conexión entre la pastilla y un circuito impreso..

Tipos

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.

Clasificación

Atendiendo al nivel de integración - número de componentes - los circuitos integrados se clasifican en:

• SSI (Small Scale Integration) pequeño nivel: de 10 a 100 transistores
• MSI (Medium Scale Integration) medio: 101 a 1.000 transistores
• LSI (Large Scale Integration) grande: 1.001 a 10.000 transistores
• VLSI (Very Large Scale Integration) muy grande: 10.001 a 100.000 transistores
• ULSI (Ultra Large Scale Integration) ultra grande: 100.001 a 1.000.000 transistores
• GLSI (Giga Large Scale Integration) giga grande: más de un millón de transistores

En cuanto a las funciones integradas, los circuitos se clasifican en dos grandes grupos:

• Circuitos integrados analógicos.

Pueden constar desde simples transistores encapsulados juntos, sin unión entre ellos, hasta dispositivos completos como amplificadores, osciladores o incluso receptores de radio completos.

• Circuitos integrados digitales.

Pueden ser desde básicas puertas lógicas (Y, O, NO) hasta los más complicados microprocesadores o microcontroladores.

Éstos son diseñados y fabricados para cumplir una función específica dentro de un sistema. En general, la fabricación de los CI es compleja ya que tienen una alta integración de componentes en un espacio muy reducido de forma que llegan a ser microscópicos. Sin embargo, permiten grandes simplificaciones con respecto los antiguos circuitos, además de un montaje más rápido.

TIPOS DE CHIPs O INTEGRADOS

Puede parecer complicado al principio, pero el tema de las normalizaciones que rodea al mundo de los integrados, bien en encapsulados o bien en cuanto a zócalos y conexiones, es sencillo si se enfoca desde un punto de vista práctico.
Toda la gama de circuitos integrados disponibles se engloba dentro de cierta familia o apartado. Podemos ver una primera subdivisión de los circuitos integrados en función de su aplicación específica. Una segunda clasificación podría ser aquella que nos permite clasificar los chips según estos se dividan por el tipo de encapsulado. Pero a pesar de existir cierta norma, los fabricantes suelen hacer sus propias subclasificaciones, lo cual suele desembocar en un más que aparente caos.


Antes de continuar con este tema conviene aclarar que la forma en que se aplican encapsulados a los circuitos integrados ha motivado en los últimos años la aparición en el mercado electrónico de conjuntos de componentes discretos típicos -como, por ejemplo, las resistencias- que han aprovechado la "normativa" impuesta por los chips en su propio beneficio, acogiéndose a los tamaños y encapsulados de aquellos, lo cual simplifica diseños y facilita la colocación de ingentes cantidades de componentes en un espacio bastante reducido. Por esta razón no debe sorprendernos encontrar un "aparente" chip o circuito integrado dentro de un moderno circuito y que tal chip no es más que un conjunto de 8 ó 10 resistencias de idéntico valor óhmico, con lo que esto representa en cuanto a ahorro, tanto en la parte económica como en la de espacio, cuestión a tener muy en cuenta en el diseño electrónico moderno.


LOS INTEGRADOS SEGÚN SEA SU APLICACIÓN

Podríamos decir que por cada aplicación específica que se nos ocurra y que haya sido diseñada en forma de componentes discretos -esto es, no integrados- existe un circuito monolítico capaz de implementar la misma función. Esto, como es lógico, no deja de ser una pequeña exageración pero lo que no es menos cierto es que la evolución tecnológica y el abaratamiento de costes de los circuitos integrados hacen que aparezcan más y más modelos de circuitos integrados cada día.

No es extraño que la evolución tecnológica tienda a esto: ¿a quién no le encantaría realizar una pequeña aplicación electrónica y meterla luego dentro de un encapsulado único y fácil de colocar en cualquier circuito? Podemos avanzar que esto es ya una realidad para el aficionado a la electrónica, pero esto... es ya otra historia.


TIPOS DE CHIPs O INTEGRADOS
Dentro de la familia de los circuitos integrados disponibles hoy en día en el mercado -no olvidemos que esto varía en horas- podemos encontrar tras apartados fundamentales:

1º) Circuitos integrados lineales.
2º) Circuitos integrados digitales.
3º) Circuitos de tipo híbrido.


Puede que esta no sea la división perfecta, pero nos servirá para los fines didácticos que perseguimos.

De una lado tenemos los circuitos lineales, denominación que normalmente se aplica a circuitos integrados de uso específico y que no se englobe en el amplio grupo de las aplicaciones digitales. Puede decirse que esta gama de circuitos reproduce comportamientos implementables con circuitería analógica de tipo discreto. Por poner un ejemplo, los amplificadores operacionales pueden ser reproducidos transistor a transistor de forma independiente, lo cual, hoy en día, parece un asunto fuera de toda lógica.
Por otro lado, los circuitos integrados digitales se dedican a trabajar con señales de tipo "todo o nada" o "cero y uno",asunto este dedicado, casi en exclusividad, al mundo de los ordenadores y la informática.

En último lugar aparecen una gama de circuitos integrados a los que hemos dado en denominar híbridos. Esta familia abarca toda la gama de integrados que no puede colocarse de forma contundente a un lado u otro dentro de los dos grupos anteriores.

Para poder tener una idea más clara de a qué grupo pertenece cada circuito integrado vamos a abordar unos ejemplos dentro de cada grupo comentado.

CIRCUITOS LINEALES ANALÓGICOS

Queda claro que las aplicaciones de carácter analógico han precedido, de forma histórica, a las de carácter digital. Por esta razón cabría pensar que la realización de integrados de tipo analógico pasa sólo por el trámite de colocar un circuito que opere correctamente con componentes discretos y encapsularlo en un formato monolítico. Además de esto es preciso que dicho circuito sea rentable, tanto en el campo económico como en el de la prosperidad de futuras aplicaciones para el mismo.

Como ejemplo ya mencionado destaca el amplificador operacional, pero hay otros tan interesantes como éste. Podemos mencionar los amplificadores integrados que equipan tanto los modernos equipos de radiocasete para coche como los equipos Hi-Fi caseros. También destacan los integrados destinados a los equipos de recepción (y emisión) de radio, TV y comunicaciones en general.

Otro campo de aplicación de los integrados lineales es el de los sensores integrados, aunque este apartado lo comparten con los circuitos de tipo híbrido que luego comentaremos.

CIRCUITOS DIGITALES BIT A BIT
La parte mínima de un circuito digital está introducida en un chip y responde a la denominación de puerta lógica. Es posible, cómo no, implementar esta misma puerta en modo de componentes discretos.

Una puerta lógica, como ya veremos, realiza la parte más sencilla de la operativa de un circuito digital. Por ejemplo, cuando introducimos un cero lógico (p. ej. cero voltios) en una puerta que realice la función lógica "inversor" obtendremos en la salida de dicho chip un uno lógico ( +5 V si trabajamos en norma TTL ). Además de estas sencillas funciones los circuitos digitales pueden contener:

- Funciones lógicas complejas, memoria volátil y no volátil, Unidad Central de Proceso o CPU, microcontroladores, registros de desplazamiento, etc.


CIRCUITOS HÍBRIDOS
Para finalizar este breve repaso por los circuitos integrados existentes en el mercado vamos a abordar el apartado que hemos dado en llamar "circuitos híbridos".
A este apartado pertenecen circuitos tales como los convertidores de nivel, los convertidores A/D o sus homónimos D/A.

Un convertidor de nivel será, por ejemplo, aquel que está destinado a compatibilizar las diferentes familias lógicas. Por comentar un caso claro, la familia de circuitos digitales denominada TTL responde a niveles lógicos típicos de 0 = cero voltios y 1 = cinco voltios, mientras que los niveles típicos de la familia lógica CMOS son de 0 = cero voltios y 1 = depende de la alimentación.

Queda claro que para intercambiar datos entre un formato y otro deberemos utilizar un tipo de chip que nos permita convertir niveles, con lo cual queda clara la aplicación de éstos.