[MÚSICA] Hola, pasamos al tercer módulo de este mooc, Tecnología. Vamos a partir hablando de transistores MOSFET, más bien transistores MOS. A ver, ¿qué significamos? Esto es metal. Este es óxido. Semiconductor. Esto se llama Field, Effect, Transistor. Okey, ¿De qué se trata esto? Bueno, esto se ve con más detalle en cursos de electrónica analógica, pero el asunto es el siguiente. Un transistor es un dispositivo semi conductor de tres terminales típicamente, puede tener más pero, típicamente es de tres terminales y que para efectos de este curso actúa como un switch. Eso significa que, conecta un terminal con otro terminal, encendido o apagado, gracias a la acción de un tercer terminal. Entonces, si nosotros actuamos sobre este terminal, este switch se cierra o se abre y la gracias es que, la energía requerida para accionar el switch es mucho pero mucho menor, que la energía que puede pasar a través del switche. Eso es un transistor. Ahora, transistor de efecto de campo es un transistor que opera gracias al campo eléctrico. Entonces hay un campo eléctrico en un tercer terminal, que es el que activa el cierre o apertura del switch. Y se llama metal, óxido, semiconductor porque es un tipo de transistor que utiliza una estructura que originamente se fabricaba con metal luego una capa de un óxido de silicio y luego una capa de semiconductor, típicamente silicio. Actualmente el metal fue reemplazado por poli silicio, el óxido puede ser en realidad cualquier dieléctrico de alta constante, no es importante para este curso pero se los comento. Y un transistor en su forma más simple se ve como esto. Esto es un transistor. Esto de aquí es un transistor de otro tipo, es un transistor dipolar, tiene tres terminales y este transistor es un transistor discreto. La gracia es que a través de la microelectrónica es posible meter millones de transistores en un chip y eso es lo que nos permite finalmente hacer funciones lógicas muy complicadas en un solo chip. Okey, entonces hablemos del Mosfet. Para implementar compuertas lógicas se utilizan transistores. El transistor más usado es el MOSFET. Metal, óxido, semiconductor, field, effect, transistor. Funcionan como switches para todos los efectos prácticos. Entonces pueden, hay dos tipos, están los NMOS y los PMOS y ambos se utilizan en conjunto, en forma complementaria. Los NMOS van conectados típicamente a tierra, mientras que los PMOS van conectados típicamente al voltaje de alimentación que le llamamos Vdd. Entonces lo usamos en forma complementaria cuando la salida es 1 lógico, es decir, la salida es Vdd. El transistor que está encendido es el PMOS que tira la salida hacia Vdd. Entonces, se enciende este transistor para tirar la salida hacia Vdd y se enciende el NMOS, que es este otro transistor para tirar la salida a tierra. Entonces, se usan en forma complementaria y como se usan en forma complementaria, se habla de un proceso CMOS, complementary MOS. Esto significa que hay transistores NMOS y PMOS en el mismo chip, en el mismo pedazo de silicio. Hemos hablado harto de chips pero no hemos mirado mucho un chip por dentro. Vamos a hacer un pequeño break aquí y vamos a mirar un chip por dentro y regresamos inmediatamente. Hola, voy a mostrar un chip. Tengo aquí un microscopio que pueden ver, esto es parte de un pro station y para que vean lo que estamos mirando, para que tengan una idea, voy a acercar este resistor, voy a acercar la puntita del terminal del resistor al chip, para que vean que estamos mirando algo muy pequeño. you. Eso que está ahí es la punta del resistor, para que tengan una idea. Okey, entonces están viendo un chip, están viendo un chip que es muy pequeño, mide 1.5 milímetros por 1.5 milímetros y como pueden apreciar tiene un montón de estructuras, un montón de cosas. Este lo hicimos en mi grupo de investigación, por eso es que dice IC UC por ahí. como pueden ver. De hecho, voy a acercarme un poco. Sí. Ahí se ve IC UC, tiene una I de ingeniería al lado. Uno, cuando dibuja un chip puede dibujar lo que quiera. Eso ahí es un amplificador y apenas alcanzan a ver algunos transistores. Y aquí hay otro amplificador y también se alcanzan a apreciar algunos transistores. Eso de ahí es un chip, para que tengan una idea. Voy a acercarme más. Y ahí you se ven transistores. Se ven transistores individuales conectados por líneas de metal. Perdón, la suciedad que hay encima del chip, pero eso es polvo, eso que están encima del chip es polvo que ha caído. He tenido el chip guardado en un recipiente sellado pero cuando lo abro le cae polvo. El metal que se ve más amarillo es el metal de más arriba. Luego eso viene, y ese es el metal 3, luego más abajo el metal 2, más abajo todavía el metal 1. Y luego viene el sustrato y los transistores apenas se ven. Bueno, esto que está aca es un chip analógico, es un conversor digital análogo. Ahí está una escalera de resistencia debajo de la I, apenas se ve. Y esto de aquí es un amplificador operacional. Perdón por el, por el enfoque, pero se ve un poco distinto en la pantalla del, del computador que en el osciloscopio, que en el microscopio. Este es un microscopio trino ocular ue significa que yo puedo mirar binocular por aca y además tiene un tercer espacio para una cámara, y esa cámara nos trae un ajuste a la altura, entonces hay cosas que se ven un poco distintas. Eso que está ahí es una [RISA] memoria de, eso lo puede describir, no importa es un chiste, de ahí se los cuento en clase. Y bueno, tiene estos wire bonds que son los que me conectan al encapsulado del chip. Para que tengan una idea, es impresionante lo que se puede dibujar en un chip. Okey. Voy a mostrarles otra cosa ahora. Aquí tengo un chip digital. Este no lo hice yo, este lo hizo un amigo pero lo voy a mostrar para que tengan una idea de cómo se ve un chip digital. Tengo que ajustar un poco la altura. Okey. Están los wire bonds rotos pero no importa, lo que me interesa que vean es el core del chip. Así se ve desde arriba. Vamos a verlo desde más lejos todavía. Así se ve el core del chip. Mide, debe medir 2 milímetros y medio de lado más o menos. Entonces, un chip digital es mucho más regular, tiene estructuras super regulares. La diferencia del chip analógico es que está hecho a mano. El chip digital está hecho por un software. Entonces tiene un nivel diferente de complejidad. Quiero mostrarles un par de cosas más. Vamos a acercarnos aquí. Ese pelito es un alambre de 50 micrómetros de diámetro que conecta a las patas del chip a los terminales y vamos a acercarnos otro poco más. Y allí, déjenme enfocar bien, ahí se alcanzan a apreciar transistores mucho más pequeñitos que los que veíamos antes. Ahí estoy enfocando con la y lo que se ven acá, ahí son efectivamente transistores en celdas estándar conectados por otras cosas. Lo que estamos viendo ahí, lamentablemente no tengo como apuntar porque no tengo una aguja tan delgada para apuntar. Son efectivamente los los transistores, voy a ver si puedo apuntar con esto, que. y es una pata de un chip. Vamos a reírnos un poco con esto creo. ¡Ups! Se corrió todo. Lo siento, es muy difícil. Lo normal aquí sería fijar el chip de alguna forma. Pero bueno, de ahí les puedo contar, esas líneas que se ven son interconexiones entre celdas que están ahí, podemos ver las celdas estándar en el chip, navegando en el chip. Muy bien. Lo último que quiero mostrarles es un transistor. Nosotros tenemos transistores discretos que se ven de esta forma, y yo abrí un transistor discreto, aquí está, y tal vez pueda mostrarlo. Aquí está abierto. Es como una lata, como un tarro. Y voy a mostrarlo a ver si podemos ver algo. Un zoom out. A ver, algo se ve ahí. Eso que está en negro es un transistor. Pero realmente lo que estoy mostrando ahí debe ser de un centímetro de diámetro el círculo completo, la circunferencia completa debe ser de un centímetro de diámetro, y lo que está ahí, al centro, ese cuadradito, es un transistor. Este chip tiene un transistor. Es un transistor solamente. Nos podemos acercar, vamos a acercar el microscopio en otro nivel. Tengo que reenfocar. Y no sé qué estoy mirando. A ver, voy a alejarme un poco. Ahí está el chip. Entonces, puedo acercarme al chip, voy a enfocar. Y esa es la estructura del transistor. Todo eso que se ve ahí es un transistor que tiene una forma un poco extraña, es un transistor bipolar. Lo que se busca ahí es aumentar ciertas áreas y por eso tiene una forma extraña. Se busca aumentar el área de los bordes. Entonces, por eso tiene una forma que aumenta esa área. Ahí nos podemos acercar más todavía. Pero no hay mucho que ver ahí. Eso es un tremendo transistor que mide menos de un milímetro. Pero bueno, eso quería mostrarles. Espero que lo hayan disfrutado. Muy bien. Espero que les haya gustado el chip por dentro. Ahora continuamos con el resto de esta video-lección. A ver, los MOSFET caracterizan principalmente por la longitud del canal que es como la, es la figura más pequeña que es posible fabricar en el chip. Entonces, esta es la estructura de un MOSFET. Tiene típicamente un sustrato tipo p, esto sería un NMOS. Tiene un sustrato tipo p y sobre él van dos implantes que también llaman difusiones, actualmente se hacen con implantes iónicos, de material semiconductor tipo n, uno se llama fuente o Source, el otro se llama drenaje o Drain, o Dren, hablamos de dren en español. Y el otro es compuerta, Gate. Aquí está la compuerta. Luego aquí viene un metal que actualmente en realidad es poli-silicio, no es metal. Luego viene el óxido, y aquí viene el semiconductor. Entonces, este sándwich entre metal, óxido y semiconductor es el que le da el nombre al MOSFET. Actualmente, los MOSFET son más complicados que esto. Intel tiene procesos que se llaman FinFET, que utilizan otra forma, una forma distinta. Pero es esencialmente algo parecido a esto en su funcionamiento. Entonces, la idea es la siguiente. Cuando aquí aplicamos un voltaje positivo, el voltaje positivo mayor que un cierto umbral, atrae cargas negativas aquí, y esas cargas negativas crean un canal que permiten que pase corriente entre dren y fuente. Cuando en cambio quito este voltaje positivo y pongo un voltaje negativo, ese voltaje negativo repele cargas eléctricas y al repeler las cargas eléctricas aparece una carga latente positiva, y eso hace que por aquí no puedan circular electrones en esa dirección, por lo tanto no hay corriente eléctrica. Esencialmente es un switch. Es posible fabricar hasta miles de millones de MOSFET en un solo chip, ejemplo de ello son los FPGA o los chips de Intel. Los procesadores que utilizan miles de millones de transistores. Eso es muy impresionante. Eso es gracias a lo que llamamos Very Large Scale Integration, o Integración a muy alta escala. A muy gran escala. También hablan de ULSI por Ultra Very Large Integration, o cosas así, pero este es el término que más se utiliza. Bueno, ¿qué aprendimos hoy? Aprendimos que existen transistores MOSFET que son los que dominan en la industria de la electrónica digital. Es posible fabricar miles de millones de transistores en un solo chip a un costo muy pequeño. Hay dos tipos de transistores, están los NMOS y los PMOS, y se usan en forma complementaria. Y lo más importante del transistor para definir su desempeño, es la longitud del canal. Mientras más pequeño el canal, menos energía consume, más rápido es el transistor y por supuesto podemos poner más transistores en un mismo chip. Eso concluye esta clase. Muchas gracias.
