Miniaturización

La miniaturización ( Br.Eng.: miniaturisation ) es la tendencia a fabricar productos y dispositivos mecánicos, ópticos y electrónicos cada vez más pequeños. Algunos ejemplos incluyen la miniaturización de teléfonos móviles , ordenadores y la reducción del tamaño de los motores de vehículos . En electrónica , la escala exponencial y la miniaturización de los MOSFET de silicio (transistores MOS) ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} hacen que el número de transistores en un chip de circuito integrado se duplique cada dos años, ^{[ 4 ] [ 5 ]} una observación conocida como la ley de Moore . ^{[ 6 ] [ 7 ]} Esto lleva a que los circuitos integrados MOS, como los microprocesadores y los chips de memoria, se construyan con una densidad de transistores cada vez mayor , un rendimiento más rápido y un menor consumo de energía , lo que permite la miniaturización de los dispositivos electrónicos . ^{[ 8 ] [ 3 ]}

La historia de la miniaturización está asociada a la historia de la tecnología de la información, basada en la sucesión de dispositivos de conmutación, cada uno más pequeño, más rápido y más barato que su predecesor. ^{[ 9 ]} Durante el período conocido como la Segunda Revolución Industrial ( c. 1870–1914 ), la miniaturización se limitó a los circuitos electrónicos bidimensionales utilizados para la manipulación de la información. ^{[ 10 ]} Esta orientación se evidencia en el uso de tubos de vacío en las primeras computadoras de propósito general. La tecnología dio paso al desarrollo de los transistores en la década de 1950 y, posteriormente, al enfoque del circuito integrado (CI). ^{[ 9 ]}

El MOSFET fue inventado en Bell Labs entre 1955 y 1960. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} Fue el primer transistor verdaderamente compacto que pudo ser miniaturizado y producido en masa para una amplia gama de usos, ^{[ 17 ]} debido a su alta escalabilidad ^{[ 1 ]} y bajo consumo de energía , lo que llevó a una mayor densidad de transistores . ^{[ 5 ]} Esto hizo posible construir chips IC de alta densidad , ^{[ 18 ]} con un costo por transistor reducido a medida que aumentaba la densidad de transistores. ^{[ 19 ]}

A principios de la década de 1960, Gordon Moore , quien más tarde fundaría Intel , reconoció que las características eléctricas y de escalado ideales de los dispositivos MOSFET conducirían a niveles de integración cada vez mayores y a un crecimiento sin precedentes en las aplicaciones electrónicas . ^{[ 20 ]} La ley de Moore , que describió en 1965 y que más tarde recibió su nombre, ^{[ 21 ]} predijo que el número de transistores en un circuito integrado para un coste mínimo de componentes se duplicaría cada 18  meses. ^{[ 6 ] [ 7 ]} En 1974, Robert H. Dennard en IBM reconoció la rápida tecnología de escalado de MOSFET y formuló la regla de escalado de Dennard relacionada . ^{[ 22 ] [ 23 ]} Moore describió el desarrollo de la miniaturización durante la Reunión Internacional de Dispositivos Electrónicos de 1975 , confirmando sus predicciones anteriores. ^{[ 19 ]}

Para 2004, las empresas de electrónica producían chips de circuitos integrados de silicio con MOSFET de conmutación con un tamaño de característica de tan solo 130 nanómetros (nm), y también se estaba desarrollando la creación de chips de unos pocos nanómetros de tamaño a través de la iniciativa de nanotecnología . ^{[ 24 ]} El objetivo es reducir el tamaño de los componentes para aumentar la cantidad que se puede integrar en una sola oblea, lo que requirió innovaciones cruciales, como el aumento del tamaño de la oblea, el desarrollo de conexiones metálicas sofisticadas entre los circuitos del chip y la mejora de los polímeros utilizados para las máscaras ( fotorresistencias ) en los procesos de fotolitografía . ^{[ 21 ]} Estas dos últimas áreas son donde la miniaturización se ha extendido al rango de los nanómetros. ^{[ 21 ]}

La miniaturización se convirtió en una tendencia en los últimos cincuenta años y llegó a abarcar no solo dispositivos electrónicos, sino también mecánicos. ^{[ 25 ]} El proceso de miniaturización de dispositivos mecánicos es más complejo debido a la forma en que las propiedades estructurales de las piezas mecánicas cambian a medida que se reducen de escala. ^{[ 25 ]} Se ha dicho que la llamada Tercera Revolución Industrial (1969  –  c.  2015) se basa en tecnologías económicamente viables que pueden reducir el tamaño de objetos tridimensionales. ^{[ 10 ]}

En tecnología médica , ingenieros y diseñadores han estado explorando la miniaturización para reducir componentes al rango de micro y nanómetros. Los dispositivos más pequeños pueden tener un menor costo, ser más portátiles (por ejemplo, para ambulancias) y permitir procedimientos médicos más sencillos y menos invasivos. ^{[ 26 ]}

• Microtecnología
• Nanotecnología

• Miniaturización – Definición del glosario