Una Printed Circuit Board, es decir, una placa de circuito impreso está hecha de capas apiladas de cobre entre capas de material laminar/epoxi preimpregnadas. El preimpregnado más común que se utiliza actualmente es el FR4 por sus características ignífugas (rechaza la combustión y protege contra el fuego) y de fácil abastecimiento.

Básicamente, una placa sirve como soporte físico donde se instalan componentes electrónicos y eléctricos que se interconectan entre ellos para el desarrollo de un circuito electrónico.

Puede considerarse que las placas de circuito impreso son los “órganos” de los dispositivos electrónicos como celulares, computadoras o tablets. En una PCB se instalan distintos componentes electrónicos o eléctricos como las resistencias, los condensadores, chips y conectores.

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Si hablamos de la relación de los materiales convencionales de las PCB con el medio ambiente, el cobre no es biodegradable pero sí altamente reciclable. En tanto a la resina epoxi, es un polímero que se caracteriza por su dureza y brillo. Con ella se realizan diferentes trabajos industriales, principalmente el revestimiento de suelos y la adhesión para manufacturar automóviles. Las resinas epoxi hechas de petróleo crudo no son biodegradables y ocupan espacio en los vertederos. No se pueden reciclar fácilmente y son altamente tóxicas en forma líquida.

Descubrimiento

Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Nueva York en Binghamton se dedicó a la creación de PCB a base de papel y, según un estudio, tuvo éxito. Denominado “Técnicas Papertronic Integradas”, el estudio explora la incorporación de resistencias, supercondensadores y transistores en una hoja de papel delgada y flexible. Al final de la vida útil del producto, el PCB ‘de papel’ podría reciclarse o simplemente destruirse sin dañar el medio ambiente.

El informe está soportado en un diagrama que muestra cómo se podría hacer una PCB de este tipo, y parece bastante simple a pesar de ser tecnología de punta. Primero, se imprime el patrón de cera y luego se derrite a 130 grados centígrados para que se impregne en el papel. A continuación, se inyecta tinta conductora en el patrón, se serigrafían los componentes metálicos adicionales, se cortan orificios pasantes con un láser y se agrega un electrolito a base de gel a la hoja de papel.

Las tintas son capaces de formar transistores, resistencias y capacitores, y se concluye que toda la estructura es tan flexible como el papel al que se agregó. También es delgado y completamente degradable: se incendió y se convirtió en cenizas como parte de la prueba. Alternativamente, pudo disolverse en agua y permitiría reciclarse hasta cierto punto.

No obstante, los productos electrónicos basados ​​en papel tienen una desventaja evidente: es poco probable que funcionen bien cuando se enfrentan a la humedad. Por otro lado, la mayoría de nosotros tendemos a evitar sumergir nuestros costosos dispositivos electrónicos en agua, por lo que para algunos casos de uso, lo podríamos manejar.

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Un estudio realizado por el Grupo Parlamentario Europeo de los Verdes (ALE), concluyó que las tecnologías digitales afectan gravemente al medio ambiente. El documento concluye que casi la mitad (40%) de las emisiones de los Gases de Efecto Invernadero (GEI) en la Unión Europea son causadas por las tecnologías digitales ya que en la fabricación de dispositivos, se emiten a la atmósfera potentes gases fluorados. Una vez obsoletos, los productos son desechados y quemados, liberando dióxido de carbono (CO2) y sustancias químicas tóxicas en el aire.

Imagen: Tomado de la Investigación

Uno de los componentes más importantes (si no el más) de tu teléfono inteligente es el chipset, detrás del cual hay toda una magia e innovación para lograr darle velocidad y capacidad de procesamiento superior a tu celular. En el chipset se encuentra el procesador, la unidad de procesamiento gráfico y otros elementos que son fundamentales en el rendimiento de tu equipo. Por eso, su proceso de fabricación es vital para garantizar más potencia y eficacia.

A continuación, encontrarás algunas preguntas y respuestas sobre el proceso de fabricación de los chipsets para que los conozcas más a fondo..

¿Qué son los nanómetros?

Cuando buscas en Google sobre la manera en la que se fabrican los chipsets verás que en los primeros resultados salen frases en las que una palabra siempre es relevante: nanómetros. Se trata de una medida del sistema métrico decimal cuya función es medir objetos diminutos. ¿Qué tan pequeños? Pues un metro equivale a mil millones de nanómetros. La sigla que a menudo acompaña esta medida es nm. Para que te hagas una mejor idea de qué tan pequeño es un nanómetro, una hoja de papel tiene un grosor de 100.000 nanómetros. Otra imagen que te puede ayudar es saber que un cabello humano tiene un diámetro promedio de entre 50.000 y 100.000 nanómetros.

¿Qué significa el número de nm?

En la fabricación de un chipset, hablamos de nanómetros para referirnos a su proceso de fabricación. Una manera simple de entenderlo es que los nanómetros nos indican el tamaño que tiene cada uno de los transistores dentro de él; cada transistor puede pensarse como una de las neuronas dentro del cerebro del equipo.

Así, cuando mencionamos que un chipset tiene determinado número de nm no hacemos relación con el tamaño del componente. Se trata de los procesos o la tecnología que permiten obtener un chipset que tenga determinado espacios entre sus transistores.

Ten en cuenta que componentes como un procesador o un chipset pueden tienen millones de estos transistores. La idea entonces es incluir el mayor número de transistores para así tener mayor velocidad.

¿Qué es un transistor?

Es un dispositivo fundamental para todos los aparatos electrónicos. Su función es simple, pero vital en el funcionamiento de los dispositivos: interrumpe, amplifica, oscila y conmuta. Es decir que deja pasar la corriente y también amplifica una señal.

¿Por qué es importante que el número sea menor?

Los avances tecnológicos en este sentido buscan una sola cosa:  integrar el mayor número de transistores en el menor espacio posible. Esto se traduce en una mayor capacidad de procesamiento y eficiencia. Así, entre menor sea el número de la tecnología con la que se fabricó el chipset, indica que puede ofrecer al fabricante ventajas para brindar más velocidad, así como reducir el consumo y pérdida de energía.

Esto también trae la posibilidad de hacer teléfonos más delgados y potentes, además de mejorar el rendimiento de la batería y disminuir el calor que producen estos componentes. Por ejemplo, el tamaño actual de un chipset es más pequeño que el de una moneda de 50 pesos.

¿Cuáles procesos de fabricación existen?

En los últimos años, los procesos de fabricación han logrado integrar cada vez más transistores en un tamaño menor. Por eso, verás que hemos pasado de 28 nanómetros a números más reducidos como 20, 16, 10 e incluso 7 nanómetros. En el caso del fabricante de chipsets MediaTek, la compañía les apuesta a chipsets de 28 nm, 20 nm, 16 nm y 10 nm, dependiendo de los dispositivos que los integren.

¿Cuál es el proceso de fabricación más popular en el momento?

En la actualidad, muchos fabricantes han apostado a las tecnologías de 10 nm. En el caso de MediaTek, su alianza con TSMC (la empresa líder a nivel mundial en la fabricación de este tipo de componentes) ha dado como resultado un chipset de 10 nm con una tecnología que ofrece una reducción de tamaño de 50% con un balance de hasta 20% de ganancia en velocidad.

Imágenes: Mediatek

Hace 50 años, un ingeniero formuló una de las conclusiones más importantes de la computación en toda su historia. En esa época, Gordon Moore trabajaba para una empresa llamada Fairchild Semiconductor, y Electronics Magazine le propuso escribir un artículo sobre el futuro de la industria de semiconductores. Este documento terminó conociéndose como Moore’s Law (o Ley de Moore) y establece que el número de transistores en un circuito integrado se duplicará, en promedio, cada 18 meses, manteniendo el costo y el espacio requerido.

Unos años después, en 1968, Moore se unió con Robert Noyce para fundar lo que terminaría siendo Intel, uno de los fabricantes de chips más importantes de la industria. En 1979, Moore se convirtió en el CEO y el presidente de la junta, puestos que mantuvo hasta 1987. Pero más allá de su trabajo dentro de la compañía, uno de los legados más importantes del empresario es su famosa ley.

“Sería reduccionista tomar su afirmación de forma literal, teniendo en cuenta apenas el número de transistores. El efecto de su ley va más allá: el procesamiento de informaciones por los chips aumenta 100%, es decir, la tecnología se vuelve doblemente más eficaz en cada ‘generación’. Sin embargo, el costo es inversamente proporcional: más transistores, más eficacia y menor costo. Y como resultado de cada vez más procesamiento, la industria puede desarrollar nuevos productos y servicios que los consumidores desearán tener”, dijo Steve Long, presidente de Intel para Latinoamérica.

Es importante tener en cuenta que la observación de Moore pavimentó la innovación tecnológica durante muchos años. Al tener la necesidad de cumplir la ley, los investigadores encontraron diferentes materiales y diseños para tener más transistores y aumentar el poder de computación. “Creemos que esta observación ha hecho que toda una industria se desarrolle, y permite hacer cosas que hace unos años eran imposibles”, dijo Juan Carlos Garcés, presidente de Intel Colombia, a ENTER.CO.

En la entrevista, le preguntamos a Garcés sobre el marco de tiempo para llegar el límite superior de la ley. Llegará un punto donde sea físicamente imposible poner más transistores en un chip y el calor generado sea demasiado alto para disipar eficientemente. Sin embargo, el presidente dijo que “todavía falta, ya que nuestras proyecciones dicen todavía hay 10 o 15 años para seguir avanzando”.

Garcés explicó que Intel llegó a la pared térmica con la arquitectura Pentium. Sin embargo, se encontraron nuevos materiales que permiten manejar el calor, lo que logró mantener la tendencia de la industria. Además, la empresa ha hecho cambios interesantes para no chocar con la barrera física, como más núcleos y la computación paralela.

Lo más interesante de la ley de Moore es su aplicación en toda la industria tecnológica. Aunque primero fue pensada para computadores, la carrera de meter más transistores ha permitido el desarrollo de los teléfonos inteligentes, los wearables y muchos otros productos que hoy rodean nuestras vidas.

La próxima gran barrera será con el internet de las cosas. Esta nueva industria requiere chips muy pequeños, con costos bajos para que se puedan incorporar en productos asequibles. Según el ejecutivo colombiano, en 2020 habrá 40.000 millones de dispositivos en el internet de las cosas. Cada uno de ellos necesita un circuito integrado para poderse conectar y procesar la información.

Durante el CES 2015, Intel presentó su tecnología Quark, un procesador para equipos móviles del tamaño de una moneda. Con este, Intel espera motivar a una nueva generación de emprendedores para llevar la computación al bolsillo de las personas.

Además de las implementaciones comerciales, Garcés también destacó todas las posibilidades industriales que tiene la nueva tecnología. Por ejemplo, los hospitales están creando dispositivos para monitorear pacientes que estén en sus casas para prevenir accidentes y ahorrar costos.

Imagen: Wikimedia Commons.