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Silicio: qué es y por qué es tan preciado como el oro o el petróleo

Este material semiconductor está presente en casi todos los electrodomésticos, automóviles, teléfonos inteligentes y computadoras.

En la era de la digitalización, el silicio ha emergido como el material más preciado del mundo -su valor es comparado al oro o el petróleo- debido a su papel fundamental en la fabricación de chips y semiconductores.

El silicio es el material semiconductor más común e indispensable para la fabricación de chips. Estos componentes están en casi todos los productos que se utilizan a diario, desde electrodomésticos y automóviles hasta teléfonos inteligentes y computadoras.

El término “semiconductor” se refiere a un material que tiene mayor conductividad eléctrica que un “aislante” pero menor que un “conductor”.

Son la base de la tecnología moderna. Sin ellos, miles de millones de dispositivos en todo el planeta no funcionarían. La digitalización de nuestras vidas ha llevado a que se hable de los semiconductores como el «nuevo petróleo».

El silicio, un material clave de la actualidad. Foto Intel.

El silicio, un material clave de la actualidad. Foto Intel.

Los conductores de menor resistencia eléctrica (aluminio, cobre, hierro, plata), los semiconductores (germanio, selenio, silicio) y los aislantes con la mayor resistencia eléctrica (diamante, vidrio, aceite, plástico y caucho).

La fabricación de chips está limitada a unas pocas empresas, lo que destaca la complejidad de esta industria. En Latinoamérica, Intel es la única compañía que realiza el proceso de producción de principio a fin.

Un chip común tiene solo alrededor de 1 milímetro de grosor y contiene aproximadamente 30 capas diferentes de componentes y cables llamados interconexiones que forman su circuito complejo. Miles de millones de interruptores microscópicos llamados transistores hacen que los semiconductores funcionen.

El mundo necesitará más semiconductores, e Intel forma parte del proceso por el cual la humanidad va a poder disponer de ellos utilizando ingeniería compleja y estando presente en el proceso de producción de chips de principio a fin.

La industria de los semiconductores es globalmente significativa, con ventas mundiales que alcanzaron los 574.1 mil millones de dólares solo en 2022.

Además, esta industria genera una considerable cantidad de empleos, creando aproximadamente 12 mil puestos de trabajo que cubren desde construcción hasta tecnología avanzada y funciones de soporte.

Qué es el silicio

En dónde está el silicio. Foto Intel.

En dónde está el silicio. Foto Intel.

El silicio es el segundo componente más abundante de la corteza terrestre, se extrae principalmente de la arena en la purificación de silicio.

En su estado natural, se encuentra combinado con otros elementos en forma de dióxido de silicio (SiO2). El primer paso para obtener silicio de alta pureza implica la trituración y lavado de la arena para eliminar impurezas, y luego someterla a procesos químicos para convertirla en silicio metalúrgico.

Sin embargo, para aplicaciones de semiconductores, el silicio debe someterse a un proceso más riguroso para alcanzar una pureza casi perfecta.

La técnica más común para esto es el método Czochralski, donde se derrite el silicio metalúrgico en un crisol y se le agrega una pequeña cantidad de impurezas controladas, conocidas como dopantes.

Luego, se sumerge un pequeño cristal de silicio en el crisol y se lo extrae lentamente mientras se hace girar, lo que permite que el silicio se solidifique alrededor del cristal inicial y forme un monocristal.

Este monocristal de silicio es la materia prima para la fabricación de chips. El siguiente paso es cortar el monocristal en finas obleas mediante una sierra especializada.

Cada oblea se somete a múltiples procesos de pulido y limpieza para eliminar cualquier imperfección superficial y garantizar una superficie lisa y homogénea.

El proceso de fabricación de chips, conocido como fotolitografía, es un proceso altamente complejo y delicado. Se utiliza una serie de máscaras y luz ultravioleta para imprimir el patrón deseado en cada oblea, definiendo así los transistores y circuitos que formarán los chips.

Luego, se llevan a cabo varios procesos de deposición de materiales, grabado, y dopado selectivo para construir las estructuras de los transistores y las conexiones eléctricas.

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