El día 8 de noviembre se cumplieron 91 años del nacimiento en Jefferson City (Missouri, EE.UU.), en 1923, de Jack Kilby (1923-2005), “coinventor, junto con Robert Noyce, de los circuitos integrados (microchips), el elemento base de toda la tecnología electrónica actual. La Academia Sueca concedió a Kilby en el año 2000 el premio Nobel de Física”.

En conmemoración de dicha efeméride reproducimos a continuación el artículo sobre su vida y obra escrito por el Dr. Luis Vega Martín, Profesor Titular de Física Aplicada en la Universidad de La Laguna y miembro del Aula Cultural de Divulgación Científica. El artículo se publicó en el periódico “El Día”, de Santa Cruz de Tenerife, y está disponible en su formato original en la sección “Biblioteca” de esta página web.

Jack Kilby: el camino a la miniaturización de componentes.

El 22 de junio de 2005 murió en Dallas (Texas) a los 81 años Jack Kilby, coinventor, junto con Robert Noyce, de los circuitos integrados (microchips), el elemento base de toda la tecnología electrónica actual. La Academia Sueca concedió a Kilby en el año 2000 el premio Nobel de Física.

El padre de Kilby tenía una pequeña compañía de electricidad, lo que, junto al extenso uso de la radio para la comunicación entre las granjas de su Kansas natal, fomentó su interés por los artefactos electrónicos. Tras fracasar en su intento de entrar en el prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts (M.I.T.) comenzó a estudiar Ingeniería Eléctrica en la Universidad de Illinois, decidiendo posteriormente estudiar Física, decisión que reconocería con el tiempo que fue clave en su vida. Trabajó para una pequeña compañía durante un tiempo, hasta que en 1958 entró, con 35 años, en Texas Instruments, la compañía a la que dedicaría el resto de su vida.

En el verano de aquél mismo año, Kilby, como recién contratado, no tenía derecho a vacaciones, por lo que mientras sus compañeros las disfrutaban se entretuvo en perfeccionar una idea que rondaba por su cabeza desde un tiempo atrás. Para entenderla, sin embargo, conviene remontarnos algo en el tiempo.

Se conocen desde el siglo XIX las leyes que gobiernan los circuitos eléctricos, que con sus diferentes componentes (resistencias, pilas, condensadores etc..) permiten manipular la corriente. Esta corriente manipulada puede servir para decidir hechos en algunas partes del circuito, del mismo modo que si se ejecutaran órdenes. Pueden construirse así determinado tipo de sentencias, de modo que los componentes del circuito, según el valor de la corriente, pueden interpretar las órdenes con algún propósito. Típicamente, un interruptor permite, por ejemplo, decidir “encender” una bombilla, y el valor de la intensidad eléctrica y una resistencia variable permiten ejecutar la orden “calentar” en una estufa, y del mismo modo, “oír” tal emisora, “ver” un canal de televisión, etc. Todo son circuitos eléctricos adecuadamente manipulados.

En 1904 J. A. Fleming, ingeniero de la compañía Marconi, inventó el diodo. Este es un componente eléctrico que permite o no el paso de corriente según su signo y que se usaría para construir las radios “de galena” de nuestros bisabuelos. Tres años después, Lee De Forrest (que posteriormente patentaría el cine sonoro) inventa el triodo que añade a las capacidades del diodo la posibilidad de graduar la corriente de salida en función de la de entrada, digamos que a voluntad. Usualmente los triodos tienen la forma externa de una bombilla común, es decir, un recipiente de vidrio en el que se ha hecho el vacío y dentro del cual se ven tres filamentos separados. El nombre técnico del artefacto es “válvula termoiónica” y con ella se pudo construir en los años veinte del siglo pasado las primeras radios auténticamente populares que emitían y recibían con facilidad y calidad. Con estas válvulas como elemento principal se construyeron también los primeros grandes ordenadores de la era moderna.

El ENIAC, construido por John P. Eckert y John W. Mauchly en 1946, en la Universidad de Pennsylvania, primer computador electrónico, estaba compuesto de 17.468 válvulas (más resistencias, condensadores, etc.), con 32 toneladas de peso, 2,40 de ancho y 30 metros de largo. Se cuenta que la corriente de la ciudad oscilaba cuando se ponía en marcha. El calor de las válvulas elevaba la temperatura del local hasta los 50º. Para efectuar diferentes operaciones, debían cambiarse las conexiones (cables) como en las viejas centrales telefónicas, lo cual era un trabajo que podía tomar varios días. Era capaz de calcular con gran velocidad las trayectorias de proyectiles, principal objetivo inicial de su construcción. Podía resolver 5.000 sumas y 360 multiplicaciones por segundo, pero su programación era terriblemente tediosa y debía cambiársele las válvulas continuamente, porque los triodos, como las bombillas, se funden con facilidad.

En 1948 Bardeen, Brattain, y Shockley que trabajaban para los Laboratorios Bell, inventan el transistor. Explicado muy sencillamente la idea es que los transistores son capaces de hacer lo mismo que un triodo (graduar la corriente) aprovechando las propiedades de unos compuestos llamados semiconductores: materiales que tienen propiedades eléctricas intermedias entre los conductores y los aislantes. La gran ventaja es que el tamaño de un transistor puede ser microscópico, además de no padecer las frecuentes roturas de aquellos y requerir mucho menor consumo.

Y volvemos a Kilby. Los circuitos se construían en 1958 por la unión por cables de los diferentes componentes, que ya incluían a los transistores. Su idea era fabricar todo el circuito de un mismo bloque de semiconductores en el que estarían ensamblados todos los componentes, de modo que la estructura semiconductora fuera el propio circuito. La tecnología permite, mediante un proceso llamado de “dopado” consistente en añadir impurezas a los semiconductores (usualmente de germanio o silicio), manipular las propiedades de estos materiales, de modo que pueden comportarse como las diferentes partes de un circuito. A la vuelta del verano el supervisor de Kilby se encuentra sobre la mesa una pequeña pastilla semiconductora donde está integrado un circuito multifuncional. Había nacido lo que comúnmente se conoce como el microchip.

Pronto los militares norteamericanos se interesaron por el diseño de Kilby, así como la NASA, que necesitaba dispositivos de control de muy pequeño tamaño para el desarrollo de la carrera espacial. La empresa, Texas Instruments, patentaría la calculadora de bolsillo, para dar una salida comercial inmediata al invento.

En su discurso de aceptación del Nobel, Kilby recordaría a su gran rival, Noyce, reconociendo sus aportaciones y lamentando su ausencia, pues este falleció en 1990.

Anexo.

Noyce: el gran emprendedor.

Unos meses después que Kilby, e independientemente de éste, Robert Noyce (1927-1990), hijo de un predicador de Iowa y Doctor por el Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.), llegaría a los mismos resultados trabajando en una pequeña empresa que él mismo había fundado: Fairchild Semiconductor, tras abandonar junto con siete amigos (“los ocho traidores”) los laboratorios Shockley.

Texas Instruments y Fairchild, tras una batalla legal de cinco años, acordaron compartir la patente de los circuitos integrados. Noyce haría algo más. Junto con Andy Grove y Gordon Moore crearía una nueva empresa hoy universalmente conocida, Intel, en un lugar que reconocemos actualmente como el paradigma de polo de desarrollo de la nueva industria: Silicon Valley, en California. En este barrio tienen su sede de muchas de las compañías que han protagonizado la revolución de las tecnologías de la comunicación y la información. A menudo se decía que Noyce era su alcalde.

Figura: Imagen de Jack Kilby (1923-2005) en un sello de correos de las Islas Marshall de 1999. La imagen de este sello de correos se ha utilizado exclusivamente con fines docentes y divulgativos, sin ánimo de lucro.

Categoría: Publicaciones Recomendadas.

LVM.
ACDC. 10Nov2014.