Un dispositivo semiconductor es un componente electrónico que depende de las propiedades electrónicas de un material semiconductor (principalmente silicio , germanio y arseniuro de galio , así como semiconductores orgánicos ) para su funcionamiento. Su conductividad se encuentra entre los conductores y los aislantes. Los dispositivos semiconductores han reemplazado a los tubos de vacío en la mayoría de las aplicaciones. Conducen la corriente eléctrica en estado sólido , en lugar de como electrones libres a través del vacío (normalmente liberados por emisión termoiónica ) o como electrones e iones libres a través de un gas ionizado .
Los dispositivos semiconductores se fabrican tanto como dispositivos discretos individuales como chips de circuitos integrados (CI), que consisten en dos o más dispositivos (que pueden ser desde cientos hasta miles de millones) fabricados e interconectados en una única oblea semiconductora (también llamada sustrato).
Los materiales semiconductores son útiles porque su comportamiento puede manipularse fácilmente mediante la adición deliberada de impurezas, conocida como dopaje . La conductividad de los semiconductores se puede controlar mediante la introducción de un campo eléctrico o magnético, mediante la exposición a la luz o al calor, o mediante la deformación mecánica de una rejilla de silicio monocristalino dopada ; por lo tanto, los semiconductores pueden ser excelentes sensores. La conducción de corriente en un semiconductor se produce debido a los electrones móviles o "libres" y los huecos de electrones , conocidos colectivamente como portadores de carga . Dopar un semiconductor con una pequeña proporción de una impureza atómica, como el fósforo o el boro , aumenta en gran medida el número de electrones libres o huecos dentro del semiconductor. Cuando un semiconductor dopado contiene un exceso de huecos, se denomina semiconductor de tipo p ( p para carga eléctrica positiva ); cuando contiene un exceso de electrones libres, se denomina semiconductor de tipo n ( n para carga eléctrica negativa). La mayoría de los portadores de carga móviles tienen cargas negativas. La fabricación de semiconductores controla con precisión la ubicación y concentración de los dopantes de tipo p y n. La conexión de semiconductores de tipo n y tipo p forma uniones p–n .
El dispositivo semiconductor más común en el mundo es el MOSFET ( transistor de efecto de campo de semiconductor de óxido metálico ), [1] también llamado transistor MOS . A partir de 2013, se fabrican miles de millones de transistores MOS todos los días. [2] Los dispositivos semiconductores fabricados por año han estado creciendo un 9,1% en promedio desde 1978, y se predice que los envíos en 2018 superarán por primera vez el billón, [3] lo que significa que hasta la fecha se han fabricado más de 7 billones.
Un diodo semiconductor es un dispositivo que normalmente está hecho de una sola unión p–n . En la unión de un semiconductor de tipo p y uno de tipo n , se forma una región de agotamiento donde la conducción de corriente se inhibe por la falta de portadores de carga móviles. Cuando el dispositivo está polarizado directamente (conectado con el lado p, que tiene un potencial eléctrico más alto que el lado n), esta región de agotamiento se reduce, lo que permite una conducción significativa. Por el contrario, solo se puede lograr una corriente muy pequeña cuando el diodo está polarizado de forma inversa (conectado con el lado n a un potencial eléctrico más bajo que el lado p y, por lo tanto, la región de agotamiento se expande).
La exposición de un semiconductor a la luz puede generar pares electrón-hueco , lo que aumenta el número de portadores libres y, por lo tanto, la conductividad. Los diodos optimizados para aprovechar este fenómeno se conocen como fotodiodos . Los diodos semiconductores compuestos también pueden producir luz, como los diodos emisores de luz y los diodos láser.
Los transistores de unión bipolar (BJT) se forman a partir de dos uniones p-n, en configuración n-p-n o p-n-p. La región intermedia, o base , entre las uniones, suele ser muy estrecha. Las otras regiones y sus terminales asociadas se conocen como emisor y colector . Una pequeña corriente inyectada a través de la unión entre la base y el emisor cambia las propiedades de la unión base-colector de modo que pueda conducir corriente aunque esté polarizada en sentido inverso. Esto crea una corriente mucho mayor entre el colector y el emisor, controlada por la corriente base-emisor.
Otro tipo de transistor, el transistor de efecto de campo (FET), funciona según el principio de que la conductividad de los semiconductores puede aumentar o disminuir mediante la presencia de un campo eléctrico . Un campo eléctrico puede aumentar la cantidad de electrones y huecos libres en un semiconductor, modificando así su conductividad. El campo puede aplicarse mediante una unión p-n con polarización inversa, formando un transistor de efecto de campo de unión ( JFET ) o mediante un electrodo aislado del material en masa mediante una capa de óxido, formando un transistor de efecto de campo de metal-óxido-semiconductor ( MOSFET ).
El transistor de estado sólido ( MOSFET, por sus siglas en inglés) es, con diferencia, el dispositivo semiconductor más utilizado en la actualidad. Representa al menos el 99,9 % de todos los transistores y se estima que se fabricaron 13 sextillones de MOSFET entre 1960 y 2018. [4]
El electrodo de compuerta se carga para producir un campo eléctrico que controla la conductividad de un "canal" entre dos terminales, llamados fuente y drenaje . Dependiendo del tipo de portador en el canal, el dispositivo puede ser un MOSFET de canal n (para electrones) o de canal p (para huecos). Aunque el MOSFET recibe su nombre en parte por su compuerta "metálica", en los dispositivos modernos se suele utilizar polisilicio en su lugar.
Dispositivos de dos terminales:
Dispositivos de tres terminales:
Dispositivos de cuatro terminales:
El silicio (Si) es , con diferencia, el material más utilizado en los dispositivos semiconductores. Su combinación de bajo coste de la materia prima, un procesamiento relativamente sencillo y un rango de temperaturas útil lo convierten actualmente en la mejor opción entre los diversos materiales que compiten entre sí. El silicio utilizado en la fabricación de dispositivos semiconductores se fabrica actualmente en bolas con un diámetro lo suficientemente grande como para permitir la producción de obleas de 300 mm (12 pulgadas) .
El germanio (Ge) fue un material semiconductor muy utilizado en sus inicios, pero su sensibilidad térmica lo hace menos útil que el silicio. En la actualidad, el germanio se suele alear con silicio para su uso en dispositivos SiGe de muy alta velocidad; IBM es un importante productor de dichos dispositivos.
El arseniuro de galio (GaAs) también se usa ampliamente en dispositivos de alta velocidad, pero hasta ahora ha sido difícil formar bolas de gran diámetro de este material, lo que limita el diámetro de las obleas a tamaños significativamente más pequeños que las obleas de silicio, lo que hace que la producción en masa de dispositivos de GaAs sea significativamente más cara que la de silicio.
El nitruro de galio (GaN) está ganando popularidad en aplicaciones de alta potencia, incluidos circuitos integrados de potencia , diodos emisores de luz (LED) y componentes de radiofrecuencia debido a su alta resistencia y conductividad térmica. En comparación con el silicio, la brecha de banda del GaN es más de 3 veces más amplia a 3,4 eV y conduce electrones 1000 veces más eficientemente. [5] [6]
También se utilizan o se están investigando otros materiales menos comunes.
El carburo de silicio (SiC) también está ganando popularidad en los circuitos integrados de potencia y ha encontrado algunas aplicaciones como materia prima para los LED azules y se está investigando su uso en dispositivos semiconductores que podrían soportar temperaturas de funcionamiento muy altas y entornos con presencia de niveles significativos de radiación ionizante . Los diodos IMPATT también se han fabricado a partir de SiC.
También se utilizan diversos compuestos de indio ( arseniuro de indio , antimoniuro de indio y fosfuro de indio ) en LED y diodos láser de estado sólido . El sulfuro de selenio se está estudiando en la fabricación de células solares fotovoltaicas .
El uso más común de los semiconductores orgánicos son los diodos orgánicos emisores de luz .
Todos los tipos de transistores se pueden utilizar como bloques de construcción de puertas lógicas , que son fundamentales en el diseño de circuitos digitales . En circuitos digitales como los microprocesadores , los transistores actúan como interruptores de encendido y apagado; en el MOSFET , por ejemplo, el voltaje aplicado a la puerta determina si el interruptor está encendido o apagado.
Los transistores que se utilizan en circuitos analógicos no actúan como interruptores de encendido y apagado, sino que responden a un rango continuo de entradas con un rango continuo de salidas. Los circuitos analógicos más comunes incluyen amplificadores y osciladores .
Los circuitos que interactúan o traducen entre circuitos digitales y circuitos analógicos se conocen como circuitos de señal mixta .
Los dispositivos semiconductores de potencia son dispositivos discretos o circuitos integrados diseñados para aplicaciones de alta corriente o alto voltaje. Los circuitos integrados de potencia combinan la tecnología de circuitos integrados con la tecnología de semiconductores de potencia; a veces se los denomina dispositivos de potencia "inteligentes". Varias empresas se especializan en la fabricación de semiconductores de potencia.
Los números de pieza de los dispositivos semiconductores suelen ser específicos del fabricante. No obstante, se han hecho intentos de crear estándares para códigos de tipo y un subconjunto de dispositivos los siguen. Para dispositivos discretos , por ejemplo, existen tres estándares: JEDEC JESD370B en los Estados Unidos, Pro Electron en Europa y Japanese Industrial Standards (JIS).
La fabricación de dispositivos semiconductores es el proceso utilizado para fabricar dispositivos semiconductores , típicamente circuitos integrados (CI), como procesadores de computadoras , microcontroladores y chips de memoria (como flash NAND y DRAM ). Es un proceso fotolitográfico y fisicoquímico de varios pasos (con pasos como oxidación térmica , deposición de película delgada, implantación de iones, grabado) durante el cual se crean gradualmente circuitos electrónicos en una oblea , generalmente hecha de material semiconductor monocristalino puro . Casi siempre se utiliza silicio , pero se utilizan varios semiconductores compuestos para aplicaciones especializadas.
El proceso de fabricación se lleva a cabo en plantas de fabricación de semiconductores altamente especializadas , también llamadas fundiciones o "fabs", [ 7] siendo la parte central la " sala limpia ". En dispositivos semiconductores más avanzados, como los nodos modernos de 14/10/7 nm , la fabricación puede tardar hasta 15 semanas, siendo de 11 a 13 semanas el promedio de la industria. [8] La producción en instalaciones de fabricación avanzadas está completamente automatizada, con sistemas automatizados de manipulación de materiales que se encargan del transporte de obleas de una máquina a otra. [9]
Una oblea suele tener varios circuitos integrados, que se denominan matrices , ya que son piezas cortadas a partir de una única oblea. Las matrices individuales se separan de una oblea terminada en un proceso denominado singulación de matrices , también llamado corte de obleas. A continuación, las matrices pueden someterse a un mayor ensamblaje y empaquetado. [10]
Dentro de las plantas de fabricación, las obleas se transportan dentro de cajas de plástico selladas especiales llamadas FOUP . [9] Las FOUP en muchas fábricas contienen una atmósfera interna de nitrógeno [11] [12] que ayuda a evitar que el cobre se oxide en las obleas. El cobre se utiliza en semiconductores modernos para cableado. [13] El interior del equipo de procesamiento y las FOUP se mantiene más limpio que el aire circundante en la sala limpia. Esta atmósfera interna se conoce como minientorno y ayuda a mejorar el rendimiento, que es la cantidad de dispositivos de trabajo en una oblea. Este minientorno está dentro de un EFEM (módulo frontal del equipo) [14] que permite que una máquina reciba FOUP e introduzca obleas de las FOUP en la máquina. Además, muchas máquinas también manejan obleas en entornos limpios de nitrógeno o vacío para reducir la contaminación y mejorar el control del proceso. [9] Las plantas de fabricación necesitan grandes cantidades de nitrógeno líquido para mantener la atmósfera dentro de la maquinaria de producción y las FOUP, que se purgan constantemente con nitrógeno. [11] [12] También puede haber una cortina de aire o una malla [15] entre el FOUP y el EFEM que ayuda a reducir la cantidad de humedad que ingresa al FOUP y mejora el rendimiento. [16] [17]
Las empresas que fabrican máquinas utilizadas en el proceso de fabricación de semiconductores industriales incluyen ASML , Applied Materials , Tokyo Electron y Lam Research .Los semiconductores se habían utilizado en el campo de la electrónica durante algún tiempo antes de la invención del transistor. A principios del siglo XX eran bastante comunes como detectores en radios , utilizados en un dispositivo llamado "bigote de gato" desarrollado por Jagadish Chandra Bose y otros. Sin embargo, estos detectores eran algo problemáticos, ya que requerían que el operador moviera un pequeño filamento de tungsteno (el bigote) alrededor de la superficie de un cristal de galena (sulfuro de plomo) o carborundo (carburo de silicio) hasta que de repente comenzara a funcionar. [18] Luego, durante un período de unas pocas horas o días, el bigote de gato dejaría de funcionar lentamente y el proceso tendría que repetirse. En ese momento, su funcionamiento era completamente misterioso. Después de la introducción de las radios basadas en tubos de vacío más confiables y amplificadas , los sistemas de bigote de gato desaparecieron rápidamente. El "bigote de gato" es un ejemplo primitivo de un tipo especial de diodo todavía popular hoy en día, llamado diodo Schottky .
Otro tipo temprano de dispositivo semiconductor es el rectificador metálico, en el que el semiconductor es óxido de cobre o selenio . Westinghouse Electric (1886) fue un importante fabricante de estos rectificadores.
Durante la Segunda Guerra Mundial, la investigación sobre radares impulsó rápidamente a los receptores de radar a operar a frecuencias cada vez más altas , alrededor de 4000 MHz, y los receptores de radio tradicionales basados en tubos dejaron de funcionar bien. La introducción del magnetrón de cavidad de Gran Bretaña a los Estados Unidos en 1940 durante la Misión Tizard dio lugar a una necesidad apremiante de un amplificador práctico de alta frecuencia. [ cita requerida ]
Por capricho, Russell Ohl, de los Laboratorios Bell, decidió probar un bigote de gato . A estas alturas, ya no se utilizaban desde hacía varios años y nadie en los laboratorios tenía uno. Después de buscar uno en una tienda de radios usadas de Manhattan , descubrió que funcionaba mucho mejor que los sistemas basados en válvulas.
Ohl investigó por qué el bigote del gato funcionaba tan bien. Pasó la mayor parte de 1939 tratando de crear versiones más puras de los cristales. Pronto descubrió que con cristales de mayor calidad su comportamiento quisquilloso desaparecía, pero también su capacidad para funcionar como detector de radio. Un día descubrió que uno de sus cristales más puros funcionaba bien, y tenía una grieta claramente visible cerca del medio. Sin embargo, mientras se movía por la habitación tratando de probarlo, el detector funcionaba misteriosamente y luego se detenía nuevamente. Después de algunos estudios, descubrió que el comportamiento estaba controlado por la luz de la habitación: más luz causaba más conductancia en el cristal. Invitó a varias personas más a ver este cristal, y Walter Brattain se dio cuenta de inmediato de que había algún tipo de unión en la grieta.
Investigaciones posteriores aclararon el misterio restante. El cristal se había agrietado porque cada lado contenía cantidades muy ligeramente diferentes de las impurezas que Ohl no podía eliminar: alrededor del 0,2 %. Un lado del cristal tenía impurezas que añadían electrones adicionales (los portadores de la corriente eléctrica) y lo convertían en un "conductor". El otro tenía impurezas que querían unirse a estos electrones, convirtiéndolo (lo que él llamó) en un "aislante". Debido a que las dos partes del cristal estaban en contacto entre sí, los electrones podían ser expulsados del lado conductor que tenía electrones adicionales (pronto conocido como el emisor ), y reemplazados por otros nuevos que se proporcionaban (de una batería, por ejemplo) donde fluirían hacia la parte aislante y serían recogidos por el filamento de bigotes (llamado el colector ). Sin embargo, cuando se invirtió el voltaje, los electrones que se empujaban hacia el colector llenarían rápidamente los "agujeros" (las impurezas necesitadas de electrones), y la conducción se detendría casi instantáneamente. Esta unión de los dos cristales (o partes de un cristal) creó un diodo de estado sólido, y el concepto pronto se conoció como semiconductor. El mecanismo de acción cuando el diodo se apaga tiene que ver con la separación de los portadores de carga alrededor de la unión. Esto se llama " región de agotamiento ".
Armados con el conocimiento de cómo funcionaban estos nuevos diodos, se inició un esfuerzo vigoroso para aprender a construirlos a pedido. Equipos de la Universidad de Purdue , Bell Labs , MIT y la Universidad de Chicago unieron fuerzas para construir mejores cristales. En menos de un año, la producción de germanio se había perfeccionado hasta el punto en que se utilizaban diodos de grado militar en la mayoría de los equipos de radar.
Después de la guerra, William Shockley decidió intentar construir un dispositivo semiconductor similar a un triodo . Consiguió financiación y espacio en el laboratorio y se puso a trabajar en el problema con Brattain y John Bardeen .
La clave para el desarrollo del transistor fue la comprensión del proceso de movilidad de los electrones en un semiconductor. Se comprendió que si hubiera alguna manera de controlar el flujo de electrones desde el emisor al colector de este diodo recién descubierto, se podría construir un amplificador. Por ejemplo, si se colocan contactos a ambos lados de un mismo tipo de cristal, la corriente no fluirá entre ellos a través del cristal. Sin embargo, si un tercer contacto pudiera "inyectar" electrones o huecos en el material, la corriente sí fluiría.
En realidad, hacer esto parecía ser muy difícil. Si el cristal fuera de un tamaño razonable, la cantidad de electrones (o huecos) que se necesitaría inyectar tendría que ser muy grande, lo que lo haría poco útil como amplificador porque requeriría una gran corriente de inyección para empezar. Dicho esto, la idea general del diodo de cristal era que el propio cristal pudiera proporcionar los electrones a una distancia muy pequeña, la región de agotamiento. La clave parecía ser colocar los contactos de entrada y salida muy cerca uno del otro en la superficie del cristal a cada lado de esta región.
Brattain comenzó a trabajar en la construcción de un dispositivo de este tipo y, a medida que el equipo trabajaba en el problema, siguieron apareciendo tentadores indicios de amplificación. A veces, el sistema funcionaba, pero luego dejaba de funcionar inesperadamente. En un caso, un sistema que no funcionaba empezó a funcionar cuando se lo colocó en agua. Ohl y Brattain desarrollaron finalmente una nueva rama de la mecánica cuántica , que se conoció como física de superficies , para explicar el comportamiento. Los electrones de cualquier pieza del cristal migrarían debido a las cargas cercanas. Los electrones de los emisores, o los "agujeros" de los colectores, se agruparían en la superficie del cristal, donde podrían encontrar su carga opuesta "flotando" en el aire (o el agua). Sin embargo, podrían ser empujados lejos de la superficie con la aplicación de una pequeña cantidad de carga desde cualquier otra ubicación del cristal. En lugar de necesitar una gran cantidad de electrones inyectados, una cantidad muy pequeña en el lugar correcto del cristal lograría lo mismo.
Su idea resolvió hasta cierto punto el problema de necesitar un área de control muy pequeña. En lugar de necesitar dos semiconductores separados conectados por una región común, pero diminuta, serviría una única superficie más grande. Los cables emisor y colector de electrones se colocarían muy cerca uno del otro en la parte superior, con el cable de control colocado en la base del cristal. Cuando la corriente fluyera a través de este cable "base", los electrones o huecos serían expulsados, a través del bloque del semiconductor, y se acumularían en la superficie más alejada. Mientras el emisor y el colector estuvieran muy cerca uno del otro, esto debería permitir que hubiera suficientes electrones o huecos entre ellos para permitir que se iniciara la conducción.
El equipo de Bell intentó muchas veces construir un sistema de este tipo con distintas herramientas, pero en general fracasó. Las configuraciones en las que los contactos estaban lo suficientemente cerca eran invariablemente tan frágiles como los detectores de bigotes de gato originales y funcionaban durante un breve período, si es que funcionaban. Finalmente, lograron un avance práctico. Pegaron un trozo de lámina de oro al borde de una cuña de plástico y luego cortaron la lámina con una cuchilla en la punta del triángulo. El resultado fueron dos contactos de oro muy próximos entre sí. Cuando se empujó la cuña hacia abajo sobre la superficie de un cristal y se aplicó voltaje al otro lado (en la base del cristal), la corriente comenzó a fluir de un contacto al otro a medida que el voltaje de la base empujaba los electrones desde la base hacia el otro lado cerca de los contactos. Se había inventado el transistor de contacto puntual.
Aunque el dispositivo se había construido una semana antes, las notas de Brattain describen la primera demostración a los altos mandos de los Laboratorios Bell en la tarde del 23 de diciembre de 1947, fecha que suele citarse como la fecha de nacimiento del transistor. Lo que ahora se conoce como el " transistor de germanio de contacto puntual p-n-p " funcionó como un amplificador de voz con una ganancia de potencia de 18 en esa prueba. John Bardeen , Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley recibieron el Premio Nobel de Física de 1956 por su trabajo.
Bell Telephone Laboratories necesitaba un nombre genérico para su nuevo invento: se consideraron "triodo semiconductor", "triodo sólido", "triodo de estados superficiales" [ sic ], "triodo de cristal" e "iotrón", pero "transistor", acuñado por John R. Pierce , ganó una votación interna. La justificación del nombre se describe en el siguiente extracto de los memorandos técnicos de la empresa (28 de mayo de 1948) [26] en los que se pedía la votación:
Transistor. Es una combinación abreviada de las palabras "transconductancia" o "transferencia" y "varistor". El dispositivo pertenece lógicamente a la familia de los varistores y tiene la transconductancia o impedancia de transferencia de un dispositivo con ganancia, por lo que esta combinación es descriptiva.
Shockley estaba molesto porque el dispositivo se le atribuyera a Brattain y Bardeen, quienes, según él, lo habían construido "a sus espaldas" para apropiarse de la gloria. Las cosas empeoraron cuando los abogados de Bell Labs descubrieron que algunos de los escritos del propio Shockley sobre el transistor eran lo suficientemente parecidos a los de una patente anterior de 1925 de Julius Edgar Lilienfeld , por lo que pensaron que era mejor que su nombre no figurara en la solicitud de patente.
Shockley se indignó y decidió demostrar quién era el verdadero cerebro de la operación. [ cita requerida ] Unos meses más tarde inventó un tipo de transistor de unión bipolar completamente nuevo, considerablemente más robusto, con una estructura de capas o "sándwich", utilizado para la gran mayoría de todos los transistores hasta la década de 1960.
Una vez resueltos los problemas de fragilidad, el problema pendiente era la pureza. Fabricar germanio con la pureza requerida estaba demostrando ser un problema serio y limitaba el rendimiento de los transistores que realmente funcionaban a partir de un lote determinado de material. La sensibilidad del germanio a la temperatura también limitaba su utilidad. Los científicos teorizaron que el silicio sería más fácil de fabricar, pero pocos investigaron esta posibilidad. El ex científico de Bell Labs, Gordon K. Teal , fue el primero en desarrollar un transistor de silicio funcional en la naciente Texas Instruments , lo que le dio una ventaja tecnológica. Desde finales de la década de 1950, la mayoría de los transistores estaban basados en silicio. En pocos años, aparecieron en el mercado productos basados en transistores, sobre todo radios fácilmente portátiles. La " fusión por zonas ", una técnica que utiliza una banda de material fundido que se mueve a través del cristal, aumentó aún más la pureza del cristal.
En 1955, Carl Frosch y Lincoln Derick accidentalmente hicieron crecer una capa de dióxido de silicio sobre la oblea de silicio, para lo cual observaron efectos de pasivación de superficie. [19] [20] Para 1957, Frosch y Derick, usando enmascaramiento y predeposición, pudieron fabricar transistores de efecto de campo de dióxido de silicio; los primeros transistores planares, en los que el drenaje y la fuente estaban adyacentes en la misma superficie. [21] Demostraron que el dióxido de silicio aislaba, protegía las obleas de silicio y evitaba que los dopantes se difundieran en la oblea. [19] [22] En Bell Labs, la importancia de la técnica y los transistores de Frosch y Derick se comprendió inmediatamente. Los resultados de su trabajo circularon por Bell Labs en forma de memorandos BTL antes de ser publicados en 1957. En Shockley Semiconductor , Shockley había hecho circular la preimpresión de su artículo en diciembre de 1956 a todo su personal superior, incluido Jean Hoerni , [23] [24] [25] [26] quien más tarde inventaría el proceso planar en 1959 mientras estaba en Fairchild Semiconductor . [27] [28]
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Después de esto, JR Ligenza y WG Spitzer estudiaron el mecanismo de los óxidos cultivados térmicamente, fabricaron una pila Si/ SiO2 de alta calidad y publicaron sus resultados en 1960. [30] [31] [32] Después de esta investigación, Mohamed Atalla y Dawon Kahng propusieron un transistor MOS de silicio en 1959 [33] y demostraron con éxito un dispositivo MOS funcional con su equipo de Bell Labs en 1960. [34] [35] Su equipo incluía a EE LaBate y EI Povilonis, quienes fabricaron el dispositivo; MO Thurston, LA D'Asaro y JR Ligenza, quienes desarrollaron los procesos de difusión, y HK Gummel y R. Lindner, quienes caracterizaron el dispositivo. [36] [37]
Con su escalabilidad , [38] y un consumo de energía mucho menor y una mayor densidad que los transistores de unión bipolar , [39] el MOSFET se convirtió en el tipo de transistor más común en computadoras, electrónica, [40] y tecnología de comunicaciones como los teléfonos inteligentes . [41] La Oficina de Patentes y Marcas de los Estados Unidos llama al MOSFET una "invención innovadora que transformó la vida y la cultura en todo el mundo". [41]
El concepto de capa de inversión de Bardeen de 1948 forma la base de la tecnología CMOS actual. [42] CMOS ( MOS complementario ) fue inventado por Chih-Tang Sah y Frank Wanlass en Fairchild Semiconductor en 1963. [43] El primer informe de un MOSFET de puerta flotante fue realizado por Dawon Kahng y Simon Sze en 1967. [44] FinFET (transistor de efecto de campo de aletas), un tipo de MOSFET multipuerta 3D , fue propuesto por HR Farrah ( Bendix Corporation ) y RF Steinberg en 1967 [45] y construido por primera vez por Digh Hisamoto y su equipo de investigadores en Hitachi Central Research Laboratory en 1989. [46] [47]
Se espera que los envíos anuales de unidades de semiconductores (circuitos integrados y dispositivos opto-sensor-discretos, u OSD) crezcan un 9% [..] Para 2018, se prevé que los envíos de unidades de semiconductores asciendan a 1.075,1 mil millones, lo que equivale a un crecimiento del 9% para el año. A partir de 1978 con 32.6 mil millones de unidades y hasta 2018, se prevé que la tasa de crecimiento anual compuesta para las unidades de semiconductores sea del 9,1%, una cifra de crecimiento sólida durante el período de 40 años. [..] En 2018, se prevé que los dispositivos OSD representen el 70% del total de unidades de semiconductores en comparación con el 30% de los circuitos integrados.
