Jack Kilby, inventor del 'chip', 'in memóriam'

A muchos lectores no les dirá nada el nombre de Jack Kilby, fallecido el pasado lunes 20 de junio. Sin embargo ha sido uno de los hombres de la segunda mitad del siglo XX que más influencia ha tenido en nuestra vida cotidiana. Nacido en Jefferson (Missouri, EUA) en 1923, recibió el premio Nobel de Física en el año 2000, por la co-invención del circuito integrado, más conocido popularmente por el chip o microchip.

El chip, esta pieza misteriosa que forma parte de cualquier aparato o gadget electrónico, ha sido el protagonista de la revolución de las comunicaciones y de la información cuyos ejemplos más cotidianos son el teléfono móvil y el ordenador personal. Esta revolución nos debe llevar, según los sociólogos, a la sociedad del conocimiento. Pero es que, además, las aplicaciones del chip están extendiéndose hoy en día a muchos otros campos alejados de las aplicaciones meramente electrónicas tales como el automóvil, la medicina, la alimentación, etc. y será, en un futuro inmediato, mucho más ubicuo de lo que ya lo es actualmente.

Todo empezó en el año 1947 cuando tres investigadores de los Laboratorios Bell de la compañía americana ATT descubrieron el transistor que sustituyó, como elemento básico de los circuitos electrónicos, a las válvulas de vacío. En aquellos años los circuitos más populares eran los receptores de radio que empezaron a llamarse, por un abuso del lenguaje, transistores, confundiendo el todo por la parte. La utilización de transistores en los circuitos representó una gran disminución del volumen y del consumo de energía de los aparatos electrónicos, permitiendo la realización de los primeros ordenadores electrónicos. Fue el nacimiento de la microelectrónica, ciencia tecnológica que se ocupa de todos los procesos necesarios para la fabricación de los transistores.

En el año 1957 ocurrió un hecho que tuvo, a posteriori, unas consecuencias inesperadas e importantísimas. En aquel año se podía escuchar un bit-bit que procedía del espacio y que era emitido por el primer satélite espacial, el Sputnik, lanzado por la Unión Soviética en plena guerra fría entre EE UU y la URSS. La reacción de temor del pueblo americano fue desmesurada y exigió de su gobierno el lanzamiento de un satélite artificial. Fue el inicio de la carrera espacial. Sin embargo, la carga útil que podía lanzar los cohetes americanos en aquellos años era muy inferior a la de los cohetes soviéticos. Como consecuencia todo el equipo del satélite artificial y en particular su equipo electrónico, debía miniaturizarse para reducir peso.

En este contexto, el ingeniero Jack Kilby se incorpora a la compañía americana Texas Instruments en 1958. Esta compañía era fabricante de transistores y en 1954 introdujo los primeros transistores fabricados en silicio, material semiconductor muy abundante, que se podía extraer, por ejemplo, de la arena de la playa.

Los transistores de silicio eran mucho más robustos que los fabricados en germanio. Como J. Kilby se incorporó a la compañía en el mes de mayo, cuando llegó el verano no tuvo derecho a vacaciones, se quedó solo en los laboratorios de Texas Instruments y empezó a experimentar para intentar construir un circuito electrónico integrado. Pero antes hay que decir que, en aquellos años, un circuito electrónico convencional estaba realizado mediante la conexión de diferentes componentes como resistencias, condensadores, transistores, etc.

Todos ellos estaban fabricados individualmente con materiales distintos. J. Kilby tuvo la idea de fabricar todos los componentes de un circuito electrónico convencional con el mismo material, en este caso el silicio, y por dos motivos. Primero, si todos los componentes eran de silicio se podía pensar, como luego sucedió, que todo el circuito podría fabricarse en un mismo bloque de silicio, con todos los componentes integrados monolíticamente y como consecuencia ocuparía un espacio mucho más reducido que un circuito convencional. Segundo, si el circuito entero era de silicio, Texas Instruments, que dominaba la tecnología del silicio podría fabricar el circuito entero y no sólo los transistores que únicamente eran una parte, con lo cual se disparaba el valor de las ventas de la compañía, como también sucedió.

El primer circuito que fabricó Jack Kilby con todos los componentes de silicio interconectados mediante hilos de oro, fue un circuito digital llamado, en el argot electrónico, flip-flop. Se puso por primera vez en marcha el 12 de setiembre de 1958. Le siguió otro circuito, un oscilador de desplazamiento de fase el 6 de marzo de 1959.

Casi simultáneamente otro investigador, Robert Noyce, de la compañía americana Fairchild Semiconductors propuso la técnica llamada "planar" para la fabricación de los circuitos integrados en forma de chips y se le considera el otro co-inventor del chip.

Sin embargo, en el año 2000, R. Noyce había fallecido y no pudo serle otorgado y compartir el Premio Nobel de este año con J. Kilby, Z.I. Alferov y H. Kroemer.

Los primeros chips fabricados por las compañías Texas Instruments y Fairchild Semiconductors contenían en su interior unos pocos transistores. El chip de un microprocesador de última generación contiene decenas de millones de transistores. Sin embargo, la idea del circuito integrado con todos los componentes fabricados con el mismo material y simultáneamente que subyace en el más moderno microprocesador es la misma que intuyeron Jack Kilby y Robert Noyce para fabricar hace cincuenta y cinco años los primeros chips.

Francesc Serra Mestres es director del Centro Nacional de Microelectrónica y catedrático de la Universidad Autónoma de Barcelona.