Los orígenes de la industria electrónica moderna pueden situarse a finales de los años 40 del siglo XX. Poco tiempo después, ya se contaba con una industria sólida en el área de semiconductores que hizo factible el desarrollo y modernización de sistemas electrónicos de comunicación. Posteriormente hacia principios de la década de los 70´s, se observó una de las evoluciones tecnológicas más importantes de la vida moderna: El desarrollo de los microprocesadores y de los sistemas de cómputo modernos. A partir de aquellos años, la industria ha evolucionado de manera notable permitiendo el desarrollo de sistemas electrónicos digitales cada vez más veloces y con mayor capacidad de procesamiento, ejemplo de ellos es la evolución que observaron los sistemas de cómputo durante los años 80´s y 90´s del siglo XX y los primeros años del siglo XXI.
Esta evolución ha continuado hasta nuestros días cuando la industria de microprocesadores ha introducido las tecnologías de fabricación del orden de los 16 nm. De este modo, la industria de la micro y nanoelectrónica han promovido el desarrollo de nuevos dispositivos cada vez más especializados, de forma que los sistemas electrónicos son ahora capaces de resolver problemas en áreas donde tradicionalmente no eran considerados.
Así, en años recientes se ha promovido un proceso de diversificación de la industria a sectores cada vez más amplios y cuyas potenciales aplicaciones rebasan las esferas puramente tecnológicas. Esto ha hecho factible la implementación de sistemas tecnológicos en áreas como los sistemas de diagnóstico médico y clínico, sistemas de monitoreo medioambiental, aplicaciones en áreas de salud, biológicas y bioquímicas, desarrollo de nuevos sistemas de comunicación y tecnologías de la información, nuevos sistemas de aprendizaje (e-learning), entre muchas otras.
Esta evolución de la micro y nanotecnología está guiada por el desarrollo de técnicas de fabricación cada vez más complejas y a dimensiones menores, permitiendo el desarrollo de todo un conjunto de dispositivos de estado sólido de tamaños micro y nanométricos. De este modo, la diversificación de la industria también ha implicado la diversificación tanto de las metodologías de fabricación, así como en los dispositivos de estado sólido utilizados por la industria. Un ejemplo es el desarrollo de los sistemas micro y nano-electromecánicos (MEMS y NEMS) los cuales son ampliamente utilizados en aplicaciones de sensado y como actuadores.
De este modo, entre las diversas áreas de oportunidad de la industria en ordenes de dimensión micro y nanométricas, es posible desarrollar tres de manera general, para lo cual se requiere de capital humano altamente especializado con nivel de doctorado. Estas tres áreas generales son:
Nanoelectrónica: La tecnología de circuitos integrados (CI´s), han sufrido una vertiginosa evolución en las últimas décadas, gracias a la continua reducción de las dimensiones físicas de los dispositivos utilizados. En los últimos 5 años se han introducido al mercado CI´s fabricados con transistores con longitudes de canal del orden de 16 nm. Dicha reducción en las dimensiones de los dispositivos ha provocado diversas dificultades de carácter científico-tecnológico. Así, la tecnología estándar que permitió el desarrollo de sistemas electrónicos digitales de muy alto desempeño ha sido sustituida por nuevos transistores con características tridimensionales como los FinFETs, GaAFET (Gate-all-Around FET), entre otros. De acuerdo con las proyecciones del ITRS, en la próxima década se logrará introducir al mercado nodos tecnológicos del orden de 10 nm. Esta continua reducción de las dimensiones ha permitido incrementar, desde los años 70 del siglo XX, tanto la densidad de integración de los CI´s, como su velocidad de operación, ambas características han permitido el vertiginoso desarrollo de los microprocesadores y las memorias de ultra-alta densidad de almacenamiento, los cuales son utilizados hoy en día en una gran diversidad de disciplinas del quehacer humano. Toda esta evolución experimentada por la tecnología de CI´s, hasta llegar a dispositivos de orden nanométrico se puede resumir entorno a la conocida Ley de Moore.
Bajo este escenario, en la actualidad se están realizando múltiples esfuerzos por mantener el mismo ritmo de desarrollo de la tecnología de CI´s y así mantener vigente la Ley de Moore para nodos menores a 10 nm. Sin embargo, el reto es cada vez mayor, encontrando grandes desafíos desde el punto de vista de tecnologías de fabricación (lo que incluye los procesos, metodologías, así como la incorporación de nuevos materiales), el desarrollo de modelos compactos (lo que incluye los procesos de caracterización, modelado matemático y extracción de parámetros físicos) y el desarrollo de nuevas metodologías de diseño adecuadas para los dispositivos nanométricos.
Microelectrónica: La evolución sin precedentes marcada por la ley de Moore ha permitido el desarrollo de tecnologías muy diversas que promueven el progreso de nuevos dispositivos electrónicos basados en materiales alternativos al silicio. Estas tecnologías han logrado establecen una nueva concepción de la industria de la microelectrónica con un nuevo enfoque, cuyo objetivo fundamental es la búsqueda de la diversificación de los sistemas electrónicos integrados, esta idea se resume las tecnologías Mas allá de Moore (MtM: More than Moore). Dicha diversificación consiste en el desarrollo de dispositivos electrónicos específicos para diversas disciplinas, en las que tradicionalmente la electrónica no se veía como una solución práctica. De esta forma se presenta una importante área de oportunidad en términos de desarrollo de sistemas electrónicos novedosos basados en dispositivos como dispositivos de películas ultradelgadas, sensores, biosensores, dispositivos de microondas, dispositivos de potencia, dispositivos ópticos, entre muchos otros. Así, la microelectrónica posee áreas de un desarrollo notable bajo esquemas novedosos como tales como: Electrónica flexible, electrónica de papel, electrónica de área amplia, electrónica verde, entre otros.
Sistemas micro y nano electromecánicos (MEMS y NEMS): En los últimos años, los procesos de fabricación de sistemas micro y nano mecanizados se han logrado compatibilizar con la tecnología estándar de semiconductores. La combinación de los procesos de fabricación de CI´s de silicio y las técnicas de micromaquinado, posicionaron a este material como la materia prima fundamental para la manufactura de sistemas micro y nano electro-mecánicos (MEMS y NEMS). La técnica de fabricación de MEMS y NEMS se divide en dos variantes: el micromaquinado de volumen, en el cual las estructuras son grabadas sobre un sustrato de silicio y el micromaquinado superficial en el que las capas micromaquinadas son creadas a partir de películas depositadas sobre la superficie.
Los MEMS y NEMS forman parte de las llamadas tecnologías emergentes, aquellas que, si bien gozan de un buen sustento teórico y de una infraestructura tecnológica suficiente para llevarse a cabo, aún no alcanzan su madurez y plenitud en cuanto a su potencial desarrollo. Hoy en día pueden hallarse dispositivos MEMS en un sinnúmero de aplicaciones que van desde las domésticas, médicas, industria aeroespacial, industria automotriz, robótica y control, telecomunicaciones, y en la instrumentación científica, entre otras. En el caso particular de la industria médica, la búsqueda de microsensores para el monitoreo de las diferentes variables fisiológicas y para el diagnóstico de enfermedades también ha representado un nicho de investigación y aplicación de los BioMEMS. Se destaca el desarrollo de microsensores que han motivado la reducción en el tamaño de los equipos para diagnóstico, que los ha vuelto portátiles y consecuentemente más accesibles a la población en general. En esta industria se han fabricado microespectrómetros, medidores de oxígeno, medidores de flujo, microagujas, microelectrodos etc., que permiten, por un lado, abaratar los costos del equipo biomédico, mientras que, por otro lado, reducen sustancialmente la sensación de dolor en el paciente durante los estudios. Una de las aplicaciones más innovadoras y promisorias de la microtecnología, la constituyen los llamados Lab-on-a-Chip (LoC), en los cuales integran dentro de un mismo sistema las ventajas de los micro y nanosistemas de sensado con las capacidades de procesamiento digital y almacenamiento de información que permiten los CI´s digitales de muy alto desempeño.
