Un circuito integrado (IC), a veces llamado chip o microchip, es una oblea de semiconductores en la que se fabrican miles o millones de resistencias, condensadores y transistores diminutos. Un IC puede funcionar como amplificador, oscilador, temporizador, contador, memoria de computadora o microprocesador. 
Los circuitos electrónicos modernos no están formados por componentes individuales separados, como solía ser el caso. En cambio, millones de pequeños circuitos están incrustados en una sola pieza compleja de silicio y otros materiales llamados circuito integrado (IC) o microchip.
La fabricación de circuitos integrados comienza con una simple oblea circular de silicio de varias pulgadas de ancho. Los diseñadores producen dibujos de exactamente dónde debe ir cada elemento en cada parte del circuito. Una fotografía de cada diagrama se reduce en tamaño muchas veces para producir una pequeña máscara fotolitográfica.
La oblea de silicio está recubierta con un material llamado fotorresistente que sufre un cambio químico cuando se expone a la luz ultravioleta . La luz ultravioleta que brillaba a través de la máscara sobre la fotorresistencia crea el mismo patrón en la oblea que el de la máscara. Los solventes luego graban las partes de la resistencia expuestas, dejando las otras partes intactas. Otra capa de material, por ejemplo, silicio dopado con algunas impurezas, se coloca encima de la oblea, y otro patrón se graba con la misma técnica.
El resultado de cientos de tales operaciones es un circuito multicapa, con muchos millones de pequeños transistores, resistencias y conductores creados en la oblea. La oblea se divide a lo largo de líneas pretensadas en cientos de chips cuadrados o rectangulares idénticos: los circuitos integrados terminados.
Circuitos eléctricos
El circuito integrado no es más que un circuito eléctrico muy avanzado. Un circuito eléctrico está hecho de diferentes componentes eléctricos, como transistores, resistencias, condensadores y diodos, que están conectados entre sí de diferentes maneras. Estos componentes tienen comportamientos diferentes.
El transistor actúa como un interruptor. Puede encender o apagar la electricidad, o puede amplificar la corriente. Se usa, por ejemplo, en computadoras para almacenar información, o en amplificadores estéreo para hacer que la señal de sonido sea más fuerte.
La resistencia limita el flujo de electricidad y nos da la posibilidad de controlar la cantidad de corriente que puede pasar. Las resistencias se utilizan, entre otras cosas, para controlar el volumen en televisores o radios.
El condensador recoge electricidad y la libera todo en una ráfaga rápida; por ejemplo, en cámaras donde una pequeña batería puede proporcionar suficiente energía para disparar la bombilla.
El diodo detiene la electricidad en algunas condiciones y le permite pasar solo cuando estas condiciones cambian. Esto se usa, por ejemplo, en las fotocélulas donde un haz de luz que se rompe activa el diodo para evitar que la electricidad fluya a través de él.
Estos componentes son como los bloques de construcción en un kit de construcción eléctrica. Dependiendo de cómo se unan los componentes al construir el circuito, se puede construir todo, desde una alarma antirrobo hasta un microprocesador de computadora.
El transistor contra el tubo de vacío
De los componentes mencionados anteriormente, el transistor es el más importante para el desarrollo de las computadoras modernas. Antes del transistor, los ingenieros tenían que usar tubos de vacío. Al igual que el transistor, el tubo de vacío puede encender o apagar la electricidad, o amplificar una corriente. Entonces, ¿por qué el tubo de vacío fue reemplazado por el transistor? Hay varias razones.
El tubo de vacío se ve y se comporta como una bombilla; genera mucho calor y tiende a quemarse. Además, en comparación con el transistor, es lento, grande y voluminoso. 
Cuando los ingenieros intentaron construir circuitos complejos utilizando el tubo de vacío, rápidamente se dieron cuenta de sus limitaciones. La primera computadora digital ENIAC, por ejemplo, era un enorme monstruo que pesaba más de treinta toneladas y consumía 200 kilovatios de energía eléctrica. Tenía alrededor de 18,000 tubos de vacío que se quemaban constantemente, lo que lo hacía muy poco confiable.
Cuando se inventó el transistor en 1947, se consideró una revolución. Pequeño, rápido, confiable y efectivo, reemplazó rápidamente el tubo de vacío. Liberados de las limitaciones del tubo de vacío, los ingenieros finalmente podrían comenzar a realizar las construcciones eléctricas de sus sueños, ¿o podrían?
La tiranía de los números
Con el transistor pequeño y efectivo en sus manos, los ingenieros eléctricos de los años 50 vieron las posibilidades de construir circuitos mucho más avanzados que antes. Sin embargo, a medida que crecía la complejidad de los circuitos, comenzaron a surgir problemas.
Al construir un circuito, es muy importante que todas las conexiones estén intactas. Si no, la corriente eléctrica se detendrá en su camino a través del circuito, haciendo que el circuito falle. Antes del circuito integrado, los trabajadores de ensamblaje tenían que construir circuitos a mano, soldando cada componente en su lugar y conectándolos con alambres de metal. Los ingenieros pronto se dieron cuenta de que ensamblar manualmente la gran cantidad de componentes pequeños necesarios en, por ejemplo, una computadora sería imposible, especialmente sin generar una sola conexión defectuosa.
Otro problema era el tamaño de los circuitos. Un circuito complejo, como una computadora, dependía de la velocidad. Si los componentes de la computadora eran demasiado grandes o los cables que los interconectaban por demasiado tiempo, las señales eléctricas no podían viajar lo suficientemente rápido a través del circuito, haciendo que la computadora fuera demasiado lenta para ser efectiva.
Entonces hubo un problema de números. Los circuitos avanzados contenían tantos componentes y conexiones que eran prácticamente imposibles de construir. Este problema se conocía como la tiranía de los números. 
Jack S Kilby
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En el verano de 1958, Jack Kilby de Texas Instruments encontró una solución a este problema. Estaba recién empleado y lo habían puesto a trabajar en un proyecto para construir circuitos eléctricos más pequeños. Sin embargo, el camino que Texas Instruments había elegido para su proyecto de miniaturización no parecía ser el correcto para Kilby.
Como estaba recién empleado, Kilby no tenía vacaciones como el resto del personal. Trabajando solo en el laboratorio, vio la oportunidad de encontrar una solución propia al problema de la miniaturización. La idea de Kilby era hacer que todos los componentes y el chip fueran del mismo bloque (monolito) de material semiconductor. Cuando el resto de los trabajadores regresaron de vacaciones, Kilby presentó su nueva idea a sus superiores. Se le permitió construir una versión de prueba de su circuito. En septiembre de 1958, tenía listo su primer circuito integrado. ¡Fue probado y funcionó perfectamente!
Aunque el primer circuito integrado era bastante crudo y tenía algunos problemas, la idea era innovadora, haciendo que todas las partes fueran del mismo bloque de material y agregando el metal necesario para conectarlas como una capa encima, ya no era necesario para componentes individuales discretos. No más cables y componentes tuvieron que ser ensamblados manualmente. Los circuitos podrían hacerse más pequeños y el proceso de fabricación podría automatizarse.
Jack Kilby es probablemente el más famoso por su invención del circuito integrado, por el cual recibió el Premio Nobel de Física en el año 2000. Después de su éxito con el circuito integrado, Kilby se quedó con Texas Instruments y, entre otras cosas, dirigió el equipo que inventó la calculadora de mano.
Robert Noyce 
Robert Noyce
Foto: Archivos del Museo Intel
A Robert Noyce se le ocurrió su propia idea para el circuito integrado. Lo hizo medio año después que Jack Kilby. El circuito de Noyce resolvió varios problemas prácticos que tenía el circuito de Kilby, principalmente el problema de interconectar todos los componentes del chip. Esto se hizo agregando el metal como una capa final y luego retirando un poco para que se formaran los cables necesarios para conectar los componentes. Esto hizo que el circuito integrado fuera más adecuado para la producción en masa. Además de ser uno de los primeros pioneros del circuito integrado, Robert Noyce también fue uno de los cofundadores de Intel. Intel es uno de los mayores fabricantes de circuitos integrados del mundo.
Producción de chips hoy – en detalle
Construir un circuito integrado como un chip de computadora es un proceso muy complejo. Se divide en dos partes principales, frontal y posterior. En el extremo frontal, haces los componentes del circuito. En el extremo posterior, agrega metal para conectar los componentes y luego prueba y empaqueta el chip. A continuación se muestra una descripción simplificada de los pasos.
Front End – Construcción de los componentes 
1)
Al igual que en la construcción de una casa, necesita un plan de construcción para construir un chip. Los planos de construcción del chip se realizan y prueban con una computadora. 
2)
A partir de los planos de construcción, se realizan máscaras con los patrones del circuito. 
3)
Bajo condiciones monitoreadas con precisión, se cultiva un cristal de silicio puro. La fabricación de circuitos exige el uso de cristales con un grado de perfección extremadamente alto. 
4)
El silicio se aserra en obleas delgadas con una sierra de diamante. Luego, las obleas se pulen en varios pasos hasta que su superficie tenga un acabado perfecto en forma de espejo 
5)
La oblea de silicio está cubierta con una capa de óxido de silicio aislante. 
6)
Se coloca una película de recubrimiento de material protector sobre el óxido de silicio aislante. Este material, un poco como la película en cualquier ordinario
cámara
, es sensible a la luz. 
7)
La luz ultravioleta se ilumina a través de una máscara y sobre el chip. En las partes del chip que son golpeadas por la luz, el material protector se rompe. 
8)
La oblea se desarrolla, enjuaga y hornea. El proceso de desarrollo elimina las partes del material protector expuestas a la luz. 
9)
La oblea se trata con productos químicos en un proceso llamado “grabado”. Esto elimina el material aislante no protegido, creando un patrón de piezas de obleas de silicio no protegidas rodeadas de áreas protegidas por óxido de silicio. 
10)
La oblea se ejecuta a través de un proceso que altera las propiedades eléctricas de las áreas no protegidas de la oblea. Este proceso se llama “dopaje”. Los pasos 5-10 se repiten para construir el circuito integrado, capa por capa. También se pueden agregar otras capas de capas conductoras o aislantes para hacer los componentes. Back End – Agregar los cables de conexión 
11)
Finalmente, cuando todos los componentes del chip están listos, se agrega metal para conectar los componentes entre sí en un proceso llamado metalización. Esto se hace de manera similar a la fabricación de los componentes. Primero se deposita un metal conductor como el cobre sobre el chip. 
12)
En la parte superior del metal se agrega una capa de fotosensible sensible a los rayos UV. 
13)
A continuación, se utiliza una máscara que describe el diseño deseado de los cables metálicos que conectan los componentes del chip. La luz UV brilla a través de esta máscara. La luz incide en la resistencia fotográfica que no está protegida por la máscara. 
14)
En el siguiente paso, se utilizan productos químicos para eliminar la resistencia a la foto impactada por la luz ultravioleta. 
15.
Otro paso de grabado elimina el metal no protegido por resistencia fotográfica. 
dieciséis.
Esto deja un patrón de metal que es el mismo que el descrito por la máscara. Ahora, el chip tiene una capa de cables que conectan sus diferentes componentes. 
17)
Hoy en día, la mayoría de los circuitos integrados necesitan más de una capa de cables. Los circuitos avanzados pueden necesitar hasta cinco capas diferentes de metal para formar todas las conexiones necesarias. En la última imagen, hemos agregado otra capa de metal a nuestro ejemplo. Como puede ver, se coloca una capa de material aislante entre las dos capas de metal para evitar que los cables se conecten en los lugares incorrectos. Por supuesto, para agregar la segunda capa tuvimos que seguir los mismos pasos que cuando agregamos la primera capa de metal. 
18)
Cuando se ha agregado la capa final de cables metálicos de conexión, se prueban los chips en la oblea de silicio para ver si funcionan según lo previsto. 
19)
Los chips en la oblea se separan con una sierra de diamante para formar circuitos integrados individuales. 
20)
Finalmente, cada chip se empaqueta en la carcasa protectora y se somete a otra serie de pruebas. El chip ya está terminado y listo para ser enviado a los fabricantes de dispositivos digitales de todo el mundo.
Perdón por la respuesta extremadamente larga. Pero esta es una pregunta que incluso algunos graduados en electrónica desconocen. ¡La información se ha simplificado al máximo para que incluso un profano entienda las maravillas de la electrónica!
