Los circuitos integrados son circuitos "comprimidos" en una microplaqueta (chip) que realizan la misma función que un circuito compuesto de transistores, diodos, resistencias, etc., cuyo número puede llegar a superar el millón de componentes.

Con la aparición de los circuitos integrados (CI) a finales de la década de 1.950 se ha producido un cambio total en la forma de fabricar los circuitos electrónicos. El factor más importante de este cambio es la gran reducción que se ha conseguido en el tamaño de dichos circuitos.

Esta reducción ha traído consigo que todos los aparatos electrónicos sean mucho más pequeños y más manejables para todo el mundo y de ahí viene el gran "bum" de los ordenadores en las últimas décadas, así como de las calculadoras, relojes, etc. Pero ¿qué es exactamente un CI?. Se denomina CI a un circuito electrónico metido en una cápsula de dimensiones muy reducidas, y que está constituido por un conjunto de diodos, transistores, resistencias y condensadores. Se fabrica todo sobre un substrato común y en un mismo proceso según diferentes técnicas que más adelante se mostrarán. Lo importante es que cada CI puede desempeñar una función concreta sin interesarnos los componentes que contiene en su interior.

Además de su reducido tamaño, los circuitos integrados tienen numerosas ventajas. Una de las consecuencias de la implantación de los CI, a la que apenas se le ha dado importancia, es que ahora las personas que se dedican a diseñar, fabricar, manipular aparatos electrónicos han tenido que cambiar por completo su mentalidad y su preparación. Ya no es tan necesario saber perfectamente de que está compuesto el circuito, ni hay que preocuparse de las múltiples conexiones que antes tenía cualquier aparato, sin embargo hay que saber manejar aparatos más sofisticados, como osciloscopios, computadoras, etc. Dentro de un solo circuito integrado van "integrados", como su nombre indica, numerosos componentes, resistencias, transistores, diodos, etc., que juntos desempeñan una función. Pues bien, de ese CI sólo interesa saber la función que realiza y cómo se acopla al aparato que se esté fabricando, y prácticamente no interesa nada sobre cómo está constituido internamente, ni sus conexiones, ni los elementos que lo forman, ni la función que desempeña cada uno de ellos individualmente. Por lo tanto, los CI forman parte de circuitos electrónicos cuyo coste total es más barato al ser más fácil su diseño.

Como ha visto, un circuito integrado contiene muchos componentes electrónicos y, aunque la fabricación de cada CI resulte más cara que la de un componente discreto, es tal la popularidad de los CI debido a sus grandes ventajas, que se construyen un número muy elevado de ellos cada vez, consiguiendo así que el precio de cada unidad sea bastante bajo.

Otra de las metas que continuamente tienen los diseñadores de circuitos electrónicos es conseguir aumentar la velocidad de respuesta de sus componentes. Esto, como cabe esperar, se consigue totalmente con los CI, ya que, al estar todos los elementos en un espacio tan reducido, las señales pasan rápidamente de unos a otros aumentándose así la velocidad considerablemente.

Los aparatos realizados con CI son los más fiables por varios motivos; primero, porque en los fabricados con componentes discretos se tiene que juntar la fiabilidad de cada uno de los elementos que componen el circuito para obtener la fiabilidad total que tiene; segundo, porque se utilizan técnicas de fabricación muy modernas, muy estudiadas y se fabrican con mucha minuciosidad en cada una de las fases por las que pasan. Al ser mucho más reducido el espacio de interconexión, las posibilidades de fallo son mucho menores y, por último, se debe pensar en el encapsulado de este tipo de CI que hace que estén mucho más protegidos.

Al sustituir los circuitos integrados a un montón de "piezas" dentro de un circuito se consiguen varias cosas: primero se produce una reducción muy importante en los errores de montaje, ya que éste suele ser sencillo y con pocas conexiones, al producirse una avería se puede localizar mucho mejor y no es necesario tener un montón de repuestos de cada elemento. Por último, y aunque en principio pueda parecer un inconveniente, se sabe que cuando se produce una avería en un CI es muy difícil de solucionar y suele ser necesario reemplazarlo por otro nuevo, esto supone una ventaja debido al tiempo, materiales y conocimiento del funcionamiento interno que se ahorra y, como se ha visto antes, el coste de un CI no es muy elevado.

A pesar de su enorme utilización, no todo son ventajas en estos diminutos elementos. Existen algunos inconvenientes, aunque no tan importantes como para conseguir influir en la enorme popularidad de los circuitos integrados. Entre los inconvenientes se puede decir que no todos los elementos discretos que se conocen pueden ser integrados en un CI. Así, las bobinas o inductores no se pueden integrar, y con las resistencias y los condensadores se tienen limitaciones en los valores que pueden alcanzar, debido a que cuanto mayor sea el CI mucho mayor será su coste. Por esta razón, una resistencia suele estar limitada a tener como mucho 50 kW y un condensador 100 pf. Debido a esta limitación, estos elementos, condensadores y resistencias, se sacan muchas veces fuera de los CI y al montar el circuito se montan exteriormente. También se produce un inconveniente al no ser muy recomendable integrar juntos transistores PNP y NPN, ya que hay muchos circuitos que están compuestos de ambos tipos de transistores. La tensión que se le puede aplicar también está limitada, siendo recomendable que el valor de ésta no exceda los 20 V. Se ha dicho que el precio de un circuito integrado es bastante reducido y esto no es cierto del todo, ya que para que esto sea verdad se tiene que cumplir una condición y es que el circuito integrado se debe fabricar en grandes cantidades, pues si se desea un CI adaptado a necesidades particulares resultará muy costosa su fabricación.

Por último, dentro de los inconvenientes se pude tener problemas con la potencia disipada, ya que, al estar los elementos tan juntos, las corrientes grandes pueden producir calor y, al aumentar mucho la temperatura, se puede llegar a estropear el circuito.

MEJORAS GRACIAS A LOS CI

Una de las aplicaciones de los CI que ha crecido más espectacularmente en los últimos años ha sido la de los microprocesadores. Un microprocesador es un CI compuesto por una de las partes más importantes de un computador: la CPU, unidad central de proceso. Como todos los CI el microprocesador tiene un tamaño muy reducido. Gracias al tamaño reducido, y a otros avances tecnológicos, se ha conseguido pasar en pocos años de las grandes computadoras (que ocupaban habitaciones enteras y que son difíciles de manejar por lo que necesita de profesionales muy calificados que dediquen muchas horas para hacer pequeñas operaciones), a los ordenadores personales, PC, mucho más pequeños, manejables, fáciles de usar y económicos, por lo que han pasado a formar parte de todas las facetas de la vida: medicina, banca, industria, investigación, etc.

La importancia de los CI es incalculable y cada día que pasa se van reduciendo más sus dimensiones y aumentando su velocidad de respuesta.

Se puede hacer varios tipos de clasificaciones según el criterio que se use. Una de estas clasificaciones está basada en el tipo de transistores que se emplée. Así, se puede tener un CI bipolar, si se fabrica a base de transistores bipolares, NPN y PNP, y circuitos integrados MOS, si lo que se usan son transistores de efecto campo más conocidos como MOS. Según la manera de fabricar un CI se puede encontrar circuitos integrados monolíticos, en los cuales se forman todos los componentes a la vez en el substrato semiconductor. Circuitos integrados multiláminas formados por capas gruesas, o circuitos integrados de capas delgadas. Y, por último, dentro de esta clasificación se pueden encontrar los circuitos híbridos que combinan la fabricación monolítica con la de multilámina o la de capas delgadas.

Según el número de componentes que contengan se puede dividir los circuitos integrados en SSI (Small Scale Integrated), formados por pocos componentes, MSI (Mediun Scale Integrated), varios cientos de componentes, LSI (Large Scale Integrated), miles de componentes y los VLSI (Very Large Scale Integrated), que han superado el millón de componentes.

Por último, si se tiene en cuenta el tipo de señales con las que van a trabajar los circuitos integrados, se puede encontrar CI digitales que, como su nombre indica, trabajan con señales digitales y los CI analógicos, que trabajan con señales analógicas.