Aprender los secretos del 'chip', objetivo del nuevo Centro Nacional de Microelectr¨®nica

La Comisi¨®n Interministerial de Programaci¨®n (CIP) tiene previsto decidir, en la reuni¨®n que hoy celebra en Madrid, la creaci¨®n de un Centro Nacional de Microelectr¨®nica, adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas (CSIC), que intentar¨¢ paliar el gran retraso existente en este campo en Espa?a. Considerada la microelectr¨®nica por el Plan Electr¨®nico e Inform¨¢tico Nacional (PEIN) como uno de los campos cuyo desarrollo es prioritario, la aprobaci¨®n de la CIP es el paso final en la gestaci¨®n de este centro que, junt¨® a otro de biotecnolog¨ªa, pretende contribuir a la modernizaci¨®n de la ciencia espa?ola. El dise?o de circuitos integrados, la tecnolog¨ªa de fabricaci¨®n de chips y el estudio de nuevos materiales semiconductores son algunos de los objetivos del nuevo centro.

Estiman los estudiosos del desarrollo cient¨ªfico espa?ol que Espa?a tiene en estos momentos un retraso de 20 a?os en el campo de la microelectr¨®nica, con el agravante de que se trata de un sector que avanza a gran velocidad. Los investigadores espa?oles que se dedican al tema lo han hecho por inclinaci¨®n personal y con medios muy limitados, puesto que se trata de un sector donde no ha existido planificaci¨®n alguna hasta el momento y la dependencia de las multinacionales es casi total.No hay una definici¨®n exacta de lo que es microelectr¨®nica, aunque se puede decir en general que se refiere a todas las t¨¦cnicas que permiten integrar en peque?as pastillas de material semiconductor -los chips- circuitos el¨¦ctricos capaces de realizar m¨²ltiples funciones de control. La microelectr¨®nica es, entre otras cosas, la base de la revoluci¨®n inform¨¢tica planteada por los ordenadores.

En Espa?a no se fabrican circuitos integrados, aunque en la actualidad, y en cumplimiento de las previsiones del PEIN, existen conversaciones con multinacionales de la electr¨®nica para el establecimiento de una f¨¢brica de circuitos avanzados. Sin embargo, la misi¨®n del Centro Nacional de Microelectr¨®nica, seg¨²n el investigador Fernando Briones, que ha participado muy directamente en su gestaci¨®n, no es la fabricaci¨®n, sino proporcionar infraestructura para una investigaci¨®n de nivel suficiente que permita el desarrollo de circuitos integrados.

Briones se?ala que en microelectr¨®nica no se puede depender de la transferencia de tecnolog¨ªa, concepto que, en su opini¨®n, es "un camelo" salvo que haya personas formadas que sepan utilizarla. Para que no exista esta dependencia es necesario alcanzar un nivel aceptable en el desarrollo de esta tecnolog¨ªa. Como ejemplo, recuerda que Estados Unidos practica actualmente una limitaci¨®n muy estricta en la venta de tecnolog¨ªa de punta. En el campo de la microelectr¨®nica, recientemente fueron rechazados todos los proyectos presentados por Espa?a para la colaboraci¨®n con universidades norteamericanas dentro de los acuerdos bilaterales entre Estados Unidos y Espa?a.

Si se tiene en cuenta que la fabricaci¨®n de un circuito de tecnolog¨ªa CMOS tiene 28 pasos diferentes y necesita aparatos muy costosos, se comprende la imposibilidad que han tenido los investigadores espa?oles hasta la fecha para alcanzar esta fase de concreci¨®n. De hecho, en el precio de un circuito integrado influyen principalmente las cantidades invertidas en investigaci¨®n y desarrollo por la empresa fabricante, frente a las mucho menores de los materiales y el proceso de, fabricaci¨®n.

Entre los investigadores en microelectr¨®nica en Espa?a se pueden citar el grupo de Emilio Lora y el de Jos¨¦ Luis Saced¨®n y Fernando Briones en el Consejo Superior de Investigaciones Cient¨ªficas, el de Juan Piqueras en la Universidad Aut¨®noma de Madrid, los de El¨ªas Mufloz Merino y Carlos L¨®pez Barrios en la Universidad Polit¨¦cnica de Madrid, y los de Francisco Serra y Jordi Aguil¨® en la Universidad Aut¨®noma de Barcelona.

Muy esquem¨¢ticamente, la creaci¨®n de un circuito integrado parte de un dise?o muy complicado en el que se pretende meter en el menor espacio posible los distintos componentes (transistores, diodos, etc¨¦tera), conectados de forma que realicen la funci¨®n l¨®gica que se desea. El silicio se funde en forma de delgadas obleas de una decena de cent¨ªmetros de di¨¢metro y ¨¦stas pasan por distintas etapas en las que t¨¦cnicas fotogr¨¢ficas y qu¨ªmicas, m¨¢scaras y hornos dibujan los componentes de cada chip, de los que se realizan unos 200 por oblea.

En la creaci¨®n del centro han mostrado especial inter¨¦s -adem¨¢s de la Comisi¨®n Asesora para la Investigaci¨®n en Ciencia y Tecnolog¨ªa (CAICYT), que ha impulsado el proyecto, y el propio CSIC, por parte del Ministerio de Educaci¨®n y Ciencia- los Ministerios de Industria y Energ¨ªa y el de Defensa. La decisi¨®n final sobre su car¨¢cter es que sea un nuevo centro del CSIC, pero con caracter¨ªsticas especiales. Se crea por un acuerdo entre la Universidad Aut¨®noma de Barcelona, la Universidad Polit¨¦cnica de Madrid y el CSIC, y tendr¨¢ un patronato en el que est¨¢n representados los distintos ministerios interesados, adem¨¢s de industrias p¨²blicas del sector. Con esta estructura se le pretende dotar de una mayor agilidad e independencia, y dar opci¨®n a que en su gesti¨®n participen todos los sectores interesados.

Para 1987 se espera que trabajen en el Centro Nacional de Microelectr¨®nica, cuya sede se repartir¨¢ entre Barcelona y Madrid, m¨¢s de 100 personas. Su presupuesto est¨¢ calculado en 3.000 millones de pesetas hasta ese mismo a?o.

En cuanto a objetivos concretos de l¨ªneas de investigaci¨®n, se pretende dominar la tecnolog¨ªa del silicio m¨ªnima para poder fabricar circuitos CMOS de 5 micras, con integraci¨®n a gran escala (LSI) de hasta 1.000 puertas. Se trabajar¨¢ tambi¨¦n sobre la ejecuci¨®n de circuitos a medida de las necesidades del cliente (custom y semicustom). Una de las l¨ªneas de investigaci¨®n m¨¢s importante ser¨¢ el dise?o de circuitos asistido por ordenador, y finalmente se estudiar¨¢n las posibilidades de los nuevos materiales semiconductores, un campo que se espera tenga una importancia creciente en un futuro pr¨®ximo.

El objetivo del centro no es la fabricaci¨®n de circuitos, aunque s¨ª la realizaci¨®n de prototipos y la colaboraci¨®n con la industria en proyectos especiales. Aunque en el campo de la microelectr¨®nica se tiende a conseguir en los circuitos una mayor miniaturizaci¨®n, con menor consumo y mayor rapidez, Briones se?ala que existen muchas aplicaciones concretas especiales donde no es necesario, ni siquiera aconsejable, utilizar tecnolog¨ªas de punta. Este tipo de aplicaciones sencillas puede contar con un buen mercado local y proporcionar un nivel tecnol¨®gico aceptable. Entre estas aplicaciones est¨¢n los sensores, que actualmente no se fabrican en Espa?a, dotados de circuitos integrados sencillos. Tambi¨¦n se puede pensar en dispositivos de estado s¨®lido, integrables o no, los circuitos h¨ªbridos, que tampoco se fabrican en Espa?a, y los dispositivos optoelectr¨®nicos, entre los cuales figuran los de radiaci¨®n infrarreja, de utilidad militar, y los l¨¢seres, de aplicaci¨®n tambi¨¦n en las comunicaciones por fibra ¨®ptica.

Todos estos dispositivos son de aplicaci¨®n en sectores como electrodom¨¦sticos, autom¨®viles, jugueter¨ªa, obras p¨²blicas, y en defensa (microondas, radar, etc¨¦tera), por citar algunos.

Los nuevos materiales

Es muy posible que los ordenadores de la sexta generaci¨®n, los que actualmente se est¨¢n gestando en los laboratorios, abandonen el silicio como material b¨¢sico y se pasen a los nuevos materiales, que son objeto de intensos estudios actualmente en los pa¨ªses desarrollados. Entre estos materiales est¨¢n el arseniuro de galio aluminio, y el fosfoarseniuro de galio indio.

Parad¨®jicamente, explica Briones, cuya especializaci¨®n est¨¢ en este campo, en Espa?a existen investigadores que llevan varios a?os estudiando estos nuevos materiales, debido en parte a la ausencia de planificaci¨®n, lo que hizo que eligieran una l¨ªnea que otros pa¨ªses ve¨ªan como demasiado futurista. Aprovechar esta experiencia en t¨¦cnicas de vanguardia, como la epitaxia en fase l¨ªquida o la epitaxia de haces moleculares (EMB), es otro de los objetivos del centro.

Los nuevos materiales presentan las ventajas de una mayor movilidad a temperatura ambiente, un tiempo de conmutaci¨®n dos veces menor que el del silicio, y unas posibilidades muy amplias en el funcionamiento a bajas temperaturas que har¨¢ que los ordenadores del futuro funcionen en este rango de temperaturas.