iSensMEX

Un grupo de investigadores mexicanos de distintos Centros Públicos de Investigación del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) participan en un nuevo y ambicioso proyecto financiado por dicho Consejo. Se trata de la Plataforma para el Desarrollo y Fabricación de Sensores y Actuadores Inteligentes aplicados en Energía, Salud y Seguridad, o ISensMEX.

La plataforma funcionará principalmente para crear en México y América Latina un ecosistema de investigación, desarrollo tecnológico e innovación abierta y sustentable, con la generación y capacitación de especialistas, orientado a resolver los problemas en áreas de energía, salud, y seguridad. 

En el corto plazo se han definido, además de un posgrado interinstitucional, una plataforma de fabricación de circuitos integrados en una tecnología CMOS de 0.8 µm en el INAOE y una plataforma de encapsulado híbrido de 2D y 3D en CIDESI y cuatro entregables en forma de sistemas de sensores inteligentes. A largo plazo se considera la derivación de diversos tipos de sensores para la detección, por ejemplo, de metales pesados, detección de infrarrojo y ultravioleta, detección de campo magnético, detección de posición y/o movimiento, sensado de presión y flujo, y sensado de cambio de fase de materiales.

Participantes

En esta plataforma participan 5 de los 26 Centros Públicos de Investigación (CPIs), conformando un robusto equipo de investigadores e investigadoras, tecnólogos y tecnólogas, técnicos y técnicas.

Tomando en cuenta la gran tradición de investigación, desarrollo tecnológico, fabricación de dispositivos semiconductores y microchips, así como de generaciones de especialistas de alto nivel durante más de 25 años en el INAOE, la existencia de infraestructura complementaria de investigación y desarrollo tecnológico de semiconductores en el CIDESI; de materiales avanzados en el CIMAV y el CIATEQ; así como de la integración tecnológica hasta nivel TRL9 del mismo CIDESI y de COMIMSA; es que se propone la creación de una plataforma nacional para el desarrollo y fabricación de sensores y actuadores inteligentes, con la capacidad de crear un ecosistema de investigación, desarrollo tecnológico e innovación abierta y sustentable, con la generación y capacitación de especialistas, orientado a resolver los problemas en áreas de energía, salud, y seguridad en México y América Latina, contribuyendo a la Estrategia nacional para la implementación de la agenda 2030 en México, particularmente al objetivo nu?mero 9, Construir infraestructuras resilientes, promover la industrialización inclusive y sostenible y fomentar la innovación.

Por las razones antes mencionadas, el consorcio tiene la aptitud de llevar a cabo soluciones reales evolucionando de una madurez tecnológica TRL1 a TRL7 ó TRL9 y desplegando una plataforma flexible de fabricación de microsensores y actuadores y circuitos integrados para desarrollos futuros en tan solo tres años.

Historia

Desde 1821, se inició la observación de las propiedades eléctricas inusuales en materiales como el sulfato de plomo (PBS). Al año, Michael Faraday reporta la dependencia de la temperatura de la conductividad eléctrica de una nueva clase de materiales: los semiconductores, dándose cuenta que su resistencia eléctrica disminuye al incrementar la temperatura, a diferencia de lo que sucede en metales. 

51 años más tarde, siendo asistente personal de Guglielmo Marconi, Willoughby Smith descubre el fenómeno de fotoconductividad del elemento Seleno (Se) y para 1907, Henry Joseph reportó sobre sus observaciones de electroluminiscencia producida por un diodo de estado sólido utilizando SiC, lo cual llevó a la propuesta de diodos emisores de luz (LEDs).

En 1926, Julius Edgar Lilienfeld inventó el transistor de efecto de campo (Field-Effect Tranistor, FET), el cual registró como patente en EUA (US patent No. 1,745,175), la cual le fue otorgada 4 años más tarde. 8 años más tarde, Russell Shoemaker Ohl propuso la “union p-n” con la que era capaz de manipular el flujo de corriente eléctrica. Su trabajo con estos dispositivos lo llevó a desarrollar y patentar la primera celda solar basada en silicio.

El primer dispositivo semiconductor implementado de manera práctica fue un transistor de contacto de punto (point-contact transistor) posteriormente denominado Transistor de Unión Bipolar (Bipolar Junction Transistor - BJT), fabricado utilizando InGe, inventado en 1947 por John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley, quienes compartieron el Premio Nobel en Física en 1956 por este logro.

En 1954, en el Bell Lab, Daryl Chapin, Calvin Fuller y Gerald Pearson desarrollaron la primera celda solar jamás fabricada con una eficiencia de conversión de energía del 4.5 % utilizando el enfoque basado en la unión p-n utilizando Silicio y Galio Litio. 5 años más tarde, Martin M. (John) Atalla y Dawon Kahng de Bell Labs lograron fabricar el primer transistor de efecto de campo basado en una compuerta aislada (insulated-gate field-effect transistor - FET), logrando la patente en 1960. En 1957, Jean Hoerni de Fairchild Semiconductor inventó el proceso de planar de fabricación de CIs que revolucionó la producción de chips.  Y desde septiembre de 1958, Jack Kilby construyó el primer circuito integrado (IC) funcional sobre un sustrato único de Ge que incluía un oscilador, un transistor de unión única, un capacitor y varias resistencias, recibiendo el Premio Nobel en Física en el año 2000 por este logro. Robert Noyce estuvo trabajando simultáneamente en la misma idea.

Robert N. Hall en conjunto con William Shockley y William T. Read, Jr., trabajaron en el análisis de la recombinación de portadores de carga en semiconductores y desarrollaron el primer LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) semiconductor utilizando GaAs en 1962. Tres años más tarde, Gordon Moore, en conjunto con Robert Noyce, fueron los últimos fundadores en dejar Fairchild Semiconductor para iniciar en 1968 una nueva compañía: Intel Corporation. Al respecto,  Moore escribió un artículo para la publicación conmemorativa del aniversario 35 de la revista Electronics Magazine titulado “Cramming More Components onto Integrated Circuits”. En este artículo, nota que la complejidad de los CIs se ha ido duplicando cada año desde 1962 y hace una osada predicción de que esta razón de progreso se mantendría por al menos otra década.