Actualmente, la microelectrónica está presente en todos los aspectos
de nuestra vida cotidiana; por ejemplo, los circuitos integrados (CI)
se aplican en los teléfonos celulares, receptores de audio y video,
hornos de microondas, computadoras, satélites espaciales,
etc. Desafortunadamente, en el país la enseñanza de la
microelectrónica ha tenido poca difusión, por lo que esta disciplina
debe darse a conocer de manera sencilla pero a la vez objetiva.
El laboratorio de microelectrónica del Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electrónica (INAOE) ha desarrollado un paquete tecnológico único en el país, que incluye: 1) la tecnología de fabricación de circuitos integrados complementarios-metal óxido semiconductor (CMOS); 2) la técnica de diseño mediante celdas estándar, sustentada por una biblioteca de celdas digitales, y 3) paquetes computacionales de simulación lógica que permiten verificar el comportamiento funcional de los circuitos integrados.
Con el fin de transferir ese paquete tecnológico hacia los centros educativos de nivel superior, en el INAOE se organiza el Curso de diseño de circuitos integrados con tecnología CMOS. El objetivo principal es difundir la técnica y que dichos circuitos tengan alguna utilidad práctica.
Biblioteca de celdas estándar digitales: El diseñador utiliza una biblioteca de 15 celdas estándar digitales, con las cuales es posible obtener funciones más complejas mediante la realización de macroceldas, que a su vez se manejan como celdas básicas. La biblioteca actual comprende principalmente las siguientes funciones lógicas: Nand, Nor, Multiplexores, Flip-Flop's, Or, Inversores, etc.
Simulación: Una vez definido el circuito, el siguiente paso consiste en verificar su funcionamiento. Para ese fin se utiliza el simulador lógico Silog. Aunque este programa considera al transistor MOS como un interruptor (abierto/cerrado), finalmente se tiene una aproximación de primer orden que permite obtener el funcionamiento real del circuito.
Patrón geométrico: La técnica de diseño mediante celdas estándar, permite al diseñador un ahorro considerable de tiempo y costo, ya que principalmente se analizan aspectos funcionales sin considerar parámetros físicos. El paso final consiste en colocar las celdas requeridas e interconectarlas de acuerdo con el diagrama eléctrico. En esta etapa se utiliza el editor gráfico (Tedmos), con el cual se obtiene el patrón geo-métrico (layout) del circuito objeto de diseño.
Resultados: El usuario ya habrá diseñado su propio circuito integrado,
lo que resta es fabricarlo y probarlo. La fabricación se desarrolla en
el laboratorio de microelectrónica del INAOE, y las pruebas las
realizan los diseñadores.
La técnica de fabricación multichip (de uso actual en el INAOE) permite que en un área de 16 milímetros cuadrados se fabriquen varios circuitos simultáneamente. Previo al encapsulado, únicamente se conectan las terminales de acceso al circuito específico de cada diseñador. Con el fin de verificar la compatibilidad de los CI fabricados, éstos se utilizan en el diseño de prototipos.
Para participar en el curso y diseñar con éxito un CI, es necesario el conocimiento de electrónica digital y el manejo de una computadora personal, de tal manera que estudiantes de los últimos semestres de una carrera de ingeniería electrónica o afín, así como profesores de universidades y tecnológicos del país, puedan diseñar un circuito en particular. Mediante un paquete tecnológico desarrollado por el INAOE se impulsa la enseñanza de la microelectrónica, de tal manera que esta tecnología es accesible a los profesionales de la electrónica en México a un costo bastante reducido.