Un poco de ciencia, por favor

Los orígenes del almacenamiento de la información (X): la fundación de Intel

Ignacio Mártil
Catedrático de Electrónica de la Universidad Complutense de Madrid y miembro de la Real Sociedad Española de Física

(El contenido de este artículo está recogido de forma más amplia y detallada en el Capítulo 5 de mi libro: "Microelectrónica. La historia de la mayor revolución silenciosa del siglo XX"; 2018, Ediciones Complutense).

Sin lugar a dudas, la fundación de Intel supuso un hito esencial en el devenir de las memorias basadas en semiconductores. En este artículo veremos los momentos clave:

1. 1968: la fundación de Intel

El comienzo exitoso desde el punto de vista comercial de las memorias basadas en semiconductores coincide con la fundación en 1968 de Intel Corporation, compañía que comenzó  a vender un chip de memoria construido con semiconductores con 2.000 bits. La compañía la fundaron Robert Noyce y Gordon Moore, que habían trabajado con Wiliam Shockley, (uno de los inventores del transistor junto a John Bardeen y Walter Brattain), por espacio de poco más de un año en Shockley Semiconductors, la primera empresa de semiconductores de Silicon Valley. Hartos del difícil trato con Shockley, dejaron la empresa y en 1957 fundaron Fairchild Semiconductors, junto con otros seis científicos e ingenieros, a los que se conoce desde entonces como "los ocho traidores".

Gordon Moore (izquierda) y Robert Noyce (derecha), en los primeros años de Intel. Gordon Moore fue CEO de Intel entre 1975 y 1987 y presidente de 1979 a 1997. Robert Noyce fue uno de los inventores del circuito integrado cuando trabajaba en Fairchild. Murió en 1990

 

Mientras trabajaban en Fairchild y no estando satisfechos con la andadura de la empresa, tomaron la arriesgada decisión de separarse y establecer su propia empresa con el objetivo específico de hacer memorias de semiconductores, pues pensaban que sustituir las memorias de ferritas por otras basadas en semiconductores, aumentaría la capacidad de almacenamiento y la velocidad. Esa empresa se llamó Intel y como el tiempo se encargó de demostrar, fue una apuesta audaz y un enorme éxito tecnológico e industrial. Moore y Noyce inicialmente quisieron llamar a la compañía "Moore Noyce", pero sonaba mal, ya que en inglés suena como More Noise, que literalmente significa "Más Ruido", un nombre poco adecuado para una empresa electrónica. Utilizaron el nombre NM Electronics durante casi un año, antes de utilizar el nombre actual Integrated Electronics, abreviado Intel.​ Pero Intel estaba registrado por una cadena de hoteles, por lo que tuvieron que comprar los derechos para poder utilizarlo.

Moore es famoso por su muy conocida "Ley de Moore" −Gordon E. Moore, "Cramming more components onto integrated circuits" Electronics Magazine, 38, 114 (1965). Moore publicó este famoso artículo cuando era Director del Research and Development Laboratory en Fairchild Semiconductor; Robert Noyce fue uno de los padres del circuito integrado y en años posteriores supervisó la que sería su segunda gran aportación a la tecnología microelectrónica: la invención del microprocesador por parte de Ted Hoff:

Intel se fundó con una inversión inicial de 2.5 millones de dólares. Durante el primer año de existencia, su facturación apenas llegó a 3.000 dólares; en 1973 superaron los 60 millones y en el año 2000 ya facturaba ¡30.000 millones de dólares! Intel ha sido el líder mundial de ventas de Circuitos Integrados entre los años 1984 y 2016 y volvió al liderato en 2019, tras ser superada por Samsung en 2017 y  2018; hoy en día, la empresa tiene un valor en bolsa de 288.000 millones de dólares. La historia de los orígenes de Intel está magníficamente recogida en este vídeo:

2. La apuesta decisiva de Intel: la memoria i3101

El primer producto exitoso de la compañía fue la memoria i310, construida con transistores bipolares, una memoria estática de acceso aleatorio (SRAM) de alta velocidad de 64 bits, introducida en 1969. El año siguiente, 1970, introdujeron en el mercado el Intel 1103, chip que contenía 1.024 bits, unos 4.000 transistores MOSFET. El i1103 fue el primer circuito integrado de memoria DRAM disponible comercialmente en el mundo; sus principales características eran su bajo precio (1c$/bit) y reducido tamaño. Cuando se introdujo en 1970, los rendimientos iniciales de producción eran pobres, y no fue hasta el quinto ciclo de producción cuando ya estuvo disponible en grandes cantidades, lo que sucedió durante 1971. El primer ordenador comercial que usó el i1103 fue el HP 9800. El circuito resultante tenía un tamaño de celda de memoria -integrada cada una de ellas por tres transistores y un condensador-, de 2.400 µm²; el circuito completo tenía un tamaño justo por debajo de los 10 mm² (2.85 × 3.5 mm = 9.97 mm²; ver la figura siguiente) y cada unidad se vendía a 21 dólares (120 euros de 2020):

Izquierda: Imagen del i1103 encapsulado. Derecha: dentro del i1103

 

El i1103 se convirtió en el primer chip de memoria de semiconductores en desafiar seriamente la hegemonía de las memorias de núcleo magnético. El i1103 fue un punto de inflexión en la historia del circuito integrado: por primera vez, se podía almacenar una cantidad significativa de información en un solo chip de tamaño muy reducido. Comenzó a reemplazar a las memorias de ferritas y su uso en la industria de los ordenadores se generalizó rápidamente; de hecho, en 1972 fue el dispositivo semiconductor más vendido en el mundo. El i1103, según los estándares actuales, era un dispositivo primitivo. Era lento, difícil de fabricar y delicado de operar. Pero demostró que las memorias de semiconductores no solo eran viables, sino que representaban una gran mejora con respecto a las memorias de ferrita y aumentaba enormemente las prestaciones de los ordenadores que las empezaron a utilizar.

La rápida evolución de la tecnología MOS permitió fabricar memorias DRAM de 4 Kbit en 1973 y de 16 Kbit en 1974. Para finales de la década de 1970 ya se habían comercializado memorias de 64 Kbit; todos ellos fiables, más rápidos y más económicos que las memorias basadas en ferritas. El mundo del almacenamiento de datos había cambiado para siempre. En la actualidad las memorias basadas en semiconductores tienen una densidad de almacenamiento de datos que ronda los 1.3 Tbit/cm², lo que significa ¡billones (10¹²) de transistores en pocos milímetros cuadrados de superficie!.

 

3. Un comentario final

Es muy frecuente encontrar en la prensa científica declaraciones del estilo "El primer dispositivo que hacía tal cosa"; esto es algo que merece un comentario un poco detallado. Como ya hemos visto al principio de este artículo, durante la década de 1960 se hicieron multitud de pruebas en numerosos laboratorios y empresas con la tecnología de los circuitos integrados, de aparición reciente en aquellos años. En este sentido, el i3101 no fue el primer chip en el que se fabricaban memorias con semiconductores, fue más bien el primer dispositivo COMERCIAL exitoso de tales características. La virtud de Intel fue ser capaz de aglutinar en la compañía el "know-how" (conocimiento) proveniente de otras compañías del sector, especialmente de Fairchild, de donde venían sus fundadores, junto con las propias innovaciones de diseño, avances en la fabricación y la "osadía" y audacia de poder materializar todas estas capacidades y habilidades en un producto comercial más denso, más barato y más rápido que todo lo existente hasta ese momento. Cuando Intel hizo todo eso, tenía menos de 200 empleados y hoy en día, con más de 110.00 empleados, lo sigue haciendo.

En el siguiente artículo de esta serie entraré de lleno en el análisis de los principios de funcionamiento de las memorias basadas en semiconductores, las conocidas como memorias RAM y "Flash".