Aprender los secretos del 'chip', objetivo del nuevo Centro Nacional de Microelectrónica

La Comisión Interministerial de Programación (CIP) tiene previsto decidir, en la reunión que hoy celebra en Madrid, la creación de un Centro Nacional de Microelectrónica, adscrito al Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), que intentará paliar el gran retraso existente en este campo en España. Considerada la microelectrónica por el Plan Electrónico e Informático Nacional (PEIN) como uno de los campos cuyo desarrollo es prioritario, la aprobación de la CIP es el paso final en la gestación de este centro que, juntó a otro de biotecnología, pretende contribuir a la modernización de la ciencia española. El diseño de circuitos integrados, la tecnología de fabricación de chips y el estudio de nuevos materiales semiconductores son algunos de los objetivos del nuevo centro.

Estiman los estudiosos del desarrollo científico español que España tiene en estos momentos un retraso de 20 años en el campo de la microelectrónica, con el agravante de que se trata de un sector que avanza a gran velocidad. Los investigadores españoles que se dedican al tema lo han hecho por inclinación personal y con medios muy limitados, puesto que se trata de un sector donde no ha existido planificación alguna hasta el momento y la dependencia de las multinacionales es casi total.No hay una definición exacta de lo que es microelectrónica, aunque se puede decir en general que se refiere a todas las técnicas que permiten integrar en pequeñas pastillas de material semiconductor -los chips- circuitos eléctricos capaces de realizar múltiples funciones de control. La microelectrónica es, entre otras cosas, la base de la revolución informática planteada por los ordenadores.

En España no se fabrican circuitos integrados, aunque en la actualidad, y en cumplimiento de las previsiones del PEIN, existen conversaciones con multinacionales de la electrónica para el establecimiento de una fábrica de circuitos avanzados. Sin embargo, la misión del Centro Nacional de Microelectrónica, según el investigador Fernando Briones, que ha participado muy directamente en su gestación, no es la fabricación, sino proporcionar infraestructura para una investigación de nivel suficiente que permita el desarrollo de circuitos integrados.

Briones señala que en microelectrónica no se puede depender de la transferencia de tecnología, concepto que, en su opinión, 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 tecnología. Como ejemplo, recuerda que Estados Unidos practica actualmente una limitación muy estricta en la venta de tecnología de punta. En el campo de la microelectrónica, recientemente fueron rechazados todos los proyectos presentados por España para la colaboración con universidades norteamericanas dentro de los acuerdos bilaterales entre Estados Unidos y España.

Si se tiene en cuenta que la fabricación de un circuito de tecnología CMOS tiene 28 pasos diferentes y necesita aparatos muy costosos, se comprende la imposibilidad que han tenido los investigadores españoles hasta la fecha para alcanzar esta fase de concreción. De hecho, en el precio de un circuito integrado influyen principalmente las cantidades invertidas en investigación y desarrollo por la empresa fabricante, frente a las mucho menores de los materiales y el proceso de, fabricación.

Entre los investigadores en microelectrónica en España se pueden citar el grupo de Emilio Lora y el de José Luis Sacedón y Fernando Briones en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, el de Juan Piqueras en la Universidad Autónoma de Madrid, los de Elías Mufloz Merino y Carlos López Barrios en la Universidad Politécnica de Madrid, y los de Francisco Serra y Jordi Aguiló en la Universidad Autónoma de Barcelona.

Muy esquemáticamente, la creación de un circuito integrado parte de un diseño muy complicado en el que se pretende meter en el menor espacio posible los distintos componentes (transistores, diodos, etcétera), conectados de forma que realicen la función lógica que se desea. El silicio se funde en forma de delgadas obleas de una decena de centímetros de diámetro y éstas pasan por distintas etapas en las que técnicas fotográficas y químicas, máscaras y hornos dibujan los componentes de cada chip, de los que se realizan unos 200 por oblea.

En la creación del centro han mostrado especial interés -además de la Comisión Asesora para la Investigación en Ciencia y Tecnología (CAICYT), que ha impulsado el proyecto, y el propio CSIC, por parte del Ministerio de Educación y Ciencia- los Ministerios de Industria y Energía y el de Defensa. La decisión final sobre su carácter es que sea un nuevo centro del CSIC, pero con características especiales. Se crea por un acuerdo entre la Universidad Autónoma de Barcelona, la Universidad Politécnica de Madrid y el CSIC, y tendrá un patronato en el que están representados los distintos ministerios interesados, además de industrias públicas del sector. Con esta estructura se le pretende dotar de una mayor agilidad e independencia, y dar opción a que en su gestión participen todos los sectores interesados.

Para 1987 se espera que trabajen en el Centro Nacional de Microelectrónica, cuya sede se repartirá entre Barcelona y Madrid, más de 100 personas. Su presupuesto está calculado en 3.000 millones de pesetas hasta ese mismo año.

En cuanto a objetivos concretos de líneas de investigación, se pretende dominar la tecnología del silicio mínima para poder fabricar circuitos CMOS de 5 micras, con integración a gran escala (LSI) de hasta 1.000 puertas. Se trabajará también sobre la ejecución de circuitos a medida de las necesidades del cliente (custom y semicustom). Una de las líneas de investigación más importante será el diseño de circuitos asistido por ordenador, y finalmente se estudiarán las posibilidades de los nuevos materiales semiconductores, un campo que se espera tenga una importancia creciente en un futuro próximo.

El objetivo del centro no es la fabricación de circuitos, aunque sí la realización de prototipos y la colaboración con la industria en proyectos especiales. Aunque en el campo de la microelectrónica se tiende a conseguir en los circuitos una mayor miniaturización, con menor consumo y mayor rapidez, Briones señala que existen muchas aplicaciones concretas especiales donde no es necesario, ni siquiera aconsejable, utilizar tecnologías de punta. Este tipo de aplicaciones sencillas puede contar con un buen mercado local y proporcionar un nivel tecnológico aceptable. Entre estas aplicaciones están los sensores, que actualmente no se fabrican en España, dotados de circuitos integrados sencillos. También se puede pensar en dispositivos de estado sólido, integrables o no, los circuitos híbridos, que tampoco se fabrican en España, y los dispositivos optoelectrónicos, entre los cuales figuran los de radiación infrarreja, de utilidad militar, y los láseres, de aplicación también en las comunicaciones por fibra óptica.

Todos estos dispositivos son de aplicación en sectores como electrodomésticos, automóviles, juguetería, obras públicas, y en defensa (microondas, radar, etcétera), por citar algunos.

Los nuevos materiales

Es muy posible que los ordenadores de la sexta generación, los que actualmente se están gestando en los laboratorios, abandonen el silicio como material básico y se pasen a los nuevos materiales, que son objeto de intensos estudios actualmente en los países desarrollados. Entre estos materiales están el arseniuro de galio aluminio, y el fosfoarseniuro de galio indio.

Paradójicamente, explica Briones, cuya especialización está en este campo, en España existen investigadores que llevan varios años estudiando estos nuevos materiales, debido en parte a la ausencia de planificación, lo que hizo que eligieran una línea que otros países veían como demasiado futurista. Aprovechar esta experiencia en técnicas de vanguardia, como la epitaxia en fase líquida 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 conmutación dos veces menor que el del silicio, y unas posibilidades muy amplias en el funcionamiento a bajas temperaturas que hará que los ordenadores del futuro funcionen en este rango de temperaturas.