por Chris Woodford. Última actualización: 30 de enero de 2020.
¿Has oído hablar alguna vez de un ordenador de la década de 1940 llamado ENIAC? Tenía la misma longitud y peso que tres o cuatro autobuses de dos pisos y contenía 18.000 interruptores electrónicos zumbantes conocidos como tubos de vacío.A pesar de su gigantesco tamaño, era miles de veces menos potente que un ordenador portátil moderno, una máquina unas 100 veces más pequeña.
Si la historia de la informática suena como un truco de magia -exprimir más y más potencia en menos y menos espacio-, lo es. Lo que lo hizo posible fue la invención del circuito integrado (CI) en 1958. Se trata de una forma de introducir cientos, miles, millones o incluso miles de millones de componentes electrónicos en pequeños chips de silicio del tamaño de una uña. Veamos más de cerca los circuitos integrados y su funcionamiento
Foto: Un circuito integrado desde el exterior. Este viene en una forma conveniente llamada paquete de doble línea (DIP), que consiste en una caja exterior de plástico negro o de cerámica con pines de metal a cada lado para conectar a una placa de circuito electrónico más grande (la cosa marrón que se puede ver en el fondo). El circuito real que hace el trabajo es un pequeño chip incrustado dentro del DIP; puede ver cómo está conectado a los pines exteriores del DIP en la siguiente foto.
¿Qué es un circuito integrado?
Foto: Un circuito integrado desde el interior. Si pudieras levantar la tapa de un microchip típico como el de la foto superior (y no es muy fácil -créeme, lo he intentado-), esto es lo que encontrarías dentro. El circuito integrado es el pequeño cuadrado del centro. Las conexiones parten de él y llegan a los terminales (clavijas o patas metálicas) situados en el borde. Cuando conectas algo a uno de estos terminales, en realidad te estás conectando al propio circuito. En la superficie del chip se puede ver el patrón de los componentes electrónicos. Foto por cortesía del Centro de Investigación Glenn de la NASA (NASA-GRC).
Abra un televisor o una radio y verá que están construidos en torno a una placa de circuito impreso (PCB): algo así como un callejero eléctrico con pequeños componentes electrónicos (como resistencias y condensadores) en lugar de los edificios y conexiones de cobre impresas que los unen como calles metálicas en miniatura. Las placas de circuito impreso son adecuadas para este tipo de aparatos, pero si se intenta utilizar la misma técnica para construir una máquina electrónica compleja, como un ordenador, rápidamente se encuentra un obstáculo. Incluso el ordenador más sencillo necesita ocho interruptores electrónicos para almacenar un solo byte (carácter) de información. Por lo tanto, si se quiere construir un ordenador con la memoria suficiente para almacenar este párrafo, se necesitarán unos 750 caracteres multiplicados por 8 o unos 6.000 interruptores para un solo párrafo. Si se opta por interruptores como los de la ENIAC -tubos de vacío del tamaño de un pulgar de adulto-, pronto se obtiene una máquina enorme y ávida de energía que necesita su propia minicentral eléctrica para funcionar.
Cuando tres físicos estadounidenses inventaron los transistores en 1947, las cosas mejoraron un poco. Los transistores eran una fracción del tamaño de los tubos de vacío y los relés (los interruptores electromagnéticos que habían empezado a sustituir a los tubos de vacío a mediados de la década de 1940), consumían mucha menos energía y eran mucho más fiables. Pero seguía existiendo el problema de enlazar todos esos transistores en circuitos complejos. Incluso después de la invención de los transistores, los ordenadores seguían siendo una masa enmarañada de cables.
Foto: Los circuitos integrados encajan en placas de circuito impreso (PCB) como la verde que se ve aquí. Fíjese en las finas pistas que unen las «patas» (terminales) de dos circuitos integrados diferentes. Otras pistas conectan los circuitos integrados con componentes electrónicos convencionales, como resistencias y condensadores. Puedes pensar en las pistas como si fueran «calles» que hacen de camino entre «edificios» donde se hacen cosas útiles (los propios componentes). También hay una versión miniaturizada de una placa de circuito dentro de un circuito integrado: las pistas se crean de forma microscópica en la superficie de una oblea de silicio.
Los circuitos integrados cambiaron todo eso. La idea básica era tomar un circuito completo, con todos sus componentes y las conexiones entre ellos, y recrear todo en forma microscópica en la superficie de una pieza de silicio. Fue una idea increíblemente inteligente y ha hecho posible todo tipo de aparatos «microelectrónicos» que ahora damos por sentados, desde relojes digitales y calculadoras de bolsillo hasta cohetes de alunizaje y misiles con navegación por satélite incorporada.
La Ley de Moore
Los circuitos integrados revolucionaron la electrónica y la informática durante las décadas de 1960 y 1970. Primero, los ingenieros colocaron docenas de componentes en un chip en lo que se denominó Integración a Pequeña Escala (SSI). Pronto le siguió la Integración a Media Escala (MSI), con cientos de componentes en un área del mismo tamaño. Como era de esperar, alrededor de 1970, la Integración a Gran Escala (LSI) trajo miles de componentes, la Integración a Muy Gran Escala (VLSI) nos dio decenas de miles, y la Ultra Gran Escala (ULSI) millones, y todo ello en chips no más grandes que antes. En 1965, Gordon Moore, de la empresa Intel, uno de los principales fabricantes de chips, observó que el número de componentes de un chip se duplicaba aproximadamente cada uno o dos años. La Ley de Moore, como se conoce, se ha mantenido desde entonces. Entrevistado por The New York Times 50 años después, en 2015, Moore reveló su asombro por el hecho de que la ley se haya mantenido: «La predicción original era mirar a 10 años, lo que me pareció una exageración. Se trataba de pasar de unos 60 elementos en un circuito integrado a 60.000, una extrapolación de mil veces en 10 años. Me pareció una locura. El hecho de que algo similar esté sucediendo durante 50 años es realmente asombroso.»
Gráfico: Ley de Moore: El número de transistores que contienen los microchips se ha duplicado aproximadamente cada uno o dos años durante las últimas cinco décadas, es decir, ha crecido exponencialmente. Si se traza el número de transistores (eje y) frente al año de lanzamiento (eje x) de algunos microchips comunes de las últimas décadas (estrellas amarillas), se obtendrá una curva exponencial; si se traza el logaritmo, se obtendrá esta línea recta. Tenga en cuenta que el eje vertical (y) de este gráfico es logarítmico y (debido al software de gráficos de OpenOffice que he utilizado) el eje horizontal (x) es sólo vagamente lineal.Fuente: Trazado con datos de Transistor Count, Wikipedia, contrastados con otras fuentes.