A Evolução dos Circuitos Integrados
Autor: Adão do Vale filho | Publicado: 2012-05-11T09:41:00-07:00



A Evolução dos Circuitos Integrados
     
Um
 circuito integrado é um dispositivo micro eletrônico que consiste de 
muitos transistores e outros componentes interligados capazes de 
desempenhar muitas funções. Suas dimensões são extremamente reduzidas, 
os componentes são formados em pastilhas de material semicondutor.A 
importância da integração está no baixo custo e alto desempenho, além do
 tamanho reduzido dos circuitos aliado à alta confiabilidade e 
estabilidade de funcionamento. Uma vez que os componentes são formados 
ao invés de montados, a resistência mecânica destes permitiu montagens 
cada vez mais robustas a choques e impactos mecânicos, permitindo a 
concepção de portabilidade dos dispositivos eletrônicos. HistóriaNo
 final da década de sessenta, foi construído o primeiro amplificador 
operacional integrado cuja função era o processamento de sinais 
analógicos. Isto nada mais era do que a montagem miniaturizada de 
transistores, capacitores, resistores e diodos semicondutores numa só 
base inicialmente em germânio. A montagem inicial era efetuada numa 
micro película sobre um suporte isolante, semelhante ao método de 
produção de circuito impressoOs primeiros Circuitos Integrados na década de sessenta eram montagens praticamente artesanais. Década de SetentaNo
 final da década de sessenta, início da década de setenta, começaram os 
circuitos integrados em silício, elemento de mais fácil manipulação, 
integração e menos sensível aos efeitos de avalanche térmica. Sua 
construção passou a ocupar espaço cada vez menor devido às novas 
técnicas de dopagem desenvolvidas pela indústria aeroespacial. O 
diâmetro das pastilhas começou a chegar em torno de um milímetro e sua 
espessura não mais que alguns centésimos. A integração se tornou
 necessária para aumentar a confiabilidade dos circuitos que estavam 
ficando cada vez mais complexos. Com o aumento da complexidade, 
começaram a elevar os custos dos aparelhos eletrônicos, e isto não era 
compatível com a aceleração das tecnologias, pois ganhava mais dinheiro 
quem construísse equipamentos menores que executassem mais tarefas e 
fossem mais baratos.O componente básico dos circuitos integrados é o
 transistor, este substituiu com vantagens as válvulas termiônicas. Já 
na década de cinqüenta o transistor era um componente muito utilizado 
para a amplificação de sinal e chaveamento de circuitos pré-lógicos. Na 
década de setenta, já com vinte anos de avanço tecnológico em sua 
miniaturização, este já estava pronto para passar a fazer parte de 
circuitos mais complexos. MiniaturizaçãoDevido ao 
avanço da eletrônica, na década de oitenta foram desenvolvidas 
exponencialmente novas tecnologias para dopagem dos semicondutores e a 
fabricação seriada em alta velocidade.O grande salto se deu quando 
se desenvolveu a técnica de micro gravidade para purificação do 
semicondutor, neste caso o silício deve estar, em estado líquido, em 
alta temperatura.Depois de cristalizado e purificado, o silício 
passa por um processo de corte e polimento, onde são removidas suas 
contaminações superficiais e impurezas.Este
 é um diagrama esquemático hipotético de um Circuito Integrado composto 
de um transistor NPN, um capacitor e um resistor, em cima está 
representada a Mesa Epitaxial onde o circuito foi formado, embaixo o 
diagrama esquemático. A melhora em se conseguir uma dopagem mais
 perfeita, levou para a técnica de confecção via mesa epitaxial, com 
maximização na exposição fotográfica para revelação do circuito 
eletrônico no microchip. A dopagem se dá quando se controlam 
pequenas quantidades de impurezas agregadas à mesa. O boro e o fósforo 
são utilizados para se ligarem à estrutura cristalina do silício, de 
forma a sobrar ou faltar elétrons na camada de valência do elemento 
dopado. A estrutura do cristal quando contém uma camada de 
silício em que a impureza é o boro, estando esta entre duas cuja 
impureza é o fósforo, forma o tripolo primordial. As projeções e 
revelações se dão de forma ordenada e precisa, assim a lâmina de cristal
 usada vai recebendo constantes dopagens e re-dopagens, formando 
camadas, sub-camadas e regiões condutivas e isolantes conforme a 
necessidade para a confecção do circuito integrado. No circuito 
integrado completo ficam presentes os transistores, condutores de 
interligação, componentes de polarização, e as camadas e regiões 
isolantes ou condutoras obedecendo ao seu projeto de arquitetura. No
 processo de formação do chip, é fundamental que todos os componentes 
sejam implantados nas regiões apropriadas da pastilha. É necessário que a
 isolação seja perfeita, quando for o caso. Isto é obtido por um 
processo chamado difusão, que se dá entre os componentes formados e as 
camadas com o material dopado com fósforo, e separadas por um material 
dopado com boro, e assim por diante. Após sucessivas 
interconexões, por boro e fósforo, os componentes formados ainda são 
interconectados externamente por uma camada extremamente fina de 
alumínio, depositada sobre a superfície e isolada por uma camada de 
dióxido de silício.Arquitetura
 interna de um microprocessador dedicado para processamento de imagens 
de ressonância magnética, a fotografia foi aumentada 600 vezes, sob luz 
ultravioleta para se enxergar os detalhes Escala de Integração e NanotecnologiaCom
 componentes de larga escala de integração, (LSI), nos anos oitenta, e, a
 extra larga escala de integração, (ELSI), nos anos noventa, vieram os 
microprocessadores de alta velocidade de tecnologia MOS, que nada mais 
são que muitos circuitos integrados numa só mesa epitaxial. Atualmente a
 Eletrônica está entrando na era da nanotecnologia. Os componentes 
eletrônicos se comportam de maneiras diferentes do que na eletrônica 
convencional e microeletrônica, nestes a passagem de corrente elétrica 
praticamente não altera o seu estado de funcionamento. Nos nano 
componentes, a alteração de seu estado em função da passagem de corrente
 deve ser controlada, pois existe uma sensibilidade maior às variações 
de temperatura, e principalmente à variações dimensionais. Estas causam 
alterações nas medidas físicas do componente de tal forma, que podem vir
 a danificá-lo. Por isso a nanotecnologia é tão sensível sob o ponto de 
vista de estabilidade de temperatura e pressão.