Semiconductores

En la carrera de Ingeniería en Electrónica los semiconductores se abordan desde sus principios básicos hasta su aplicación práctica en la fabricación y uso de dispositivos electrónicos. El estudiantado aprende sobre la teoría, métodos de fabricación y manejo de circuitos integrados.

Además de los cursos de pregrado, el TEC ofrece opciones de posgrado para una mayor especialización. De igual forma, se planea introducir nuevos cursos en educación continua, para mantener a los profesionales actualizados con las últimas innovaciones del sector.

Los cursos vinculados a los semiconductores que se brindan en la carrera de Licenciatura en Ingeniería Electrónica son:

• Elementos activos: Este curso cubre la teoría básica de semiconductores y dispositivos activos clave. Los estudiantes adquieren un conocimiento profundo sobre las curvas características, modelos matemáticos y el análisis y diseño de circuitos que incorporan estos dispositivos.
• Circuitos discretos: En este curso los estudiantes aprenden a trabajar con semiconductores, con un enfoque particular en amplificadores y configuraciones básicas de circuitos. También exploran semiconductores más avanzados, en los cuales aplican su conocimiento en el diseño y análisis de sistemas complejos.
• Laboratorio de electrónica analógica: Este curso incluye experimentos prácticos para comprobar los conceptos teóricos de dispositivos electrónicos, esto facilita la comprensión y aplicación de los principios aprendidos.
• Circuitos integrados analógicos Este curso se enfoca en el estudio de circuitos integrados analógicos, sus características, aplicaciones y su uso en el diseño de soluciones prácticas para problemas reales.
• Taller de Diseño Analógico: En este curso, los estudiantes emplean su creatividad para diseñar y armar circuitos de aplicación, con ello desarrollan soluciones prácticas para diferentes necesidades.
• Diseño Lógico: circuitos integrados en chips. Este es el primer curso donde trabajan ya con un circuito integrado a un chip como tal.
• Diseño de Sistemas Digitales: Este curso hace un recorrido sobre las técnicas de diseño de los elementos fundamentales de un computador.
• Taller de Diseño Digital: Este curso introduce a los estudiantes en el diseño e implementación de sistemas digitales avanzados, estos utilizan lógica programable y herramientas de software para la automatización del diseño electrónico, por medio del uso de semiconductores        
• Arquitectura de computadores: Este curso aborda el diseño conceptual de sistemas digitales, enfocado en procesadores y computadores integrados en chip. 

También, la licenciatura ofrece cursos electivos que son completamente enfocados en semiconductores:

• Introducción al Diseño de Circuitos Integrados: Este curso enseña el diseño de semiconductores a través de la utilización de software especializado que cumple con los estándares de la industria. Los estudiantes aprenden a crear circuitos integrados con herramientas y técnicas avanzadas, adaptadas a las prácticas más recientes del sector.
• Verificación Funcional de Circuitos Integrados: El objetivo de este curso es introducir a los estudiantes en los conceptos fundamentales de la verificación funcional de circuitos integrados. Los participantes adquieren habilidades para asegurar que los semiconductores funcionen correctamente y cumplan con los requisitos específicos.

Ingeniería de Pruebas para Circuitos Integrados: En este curso, los estudiantes utilizan un equipo industrial donado por una empresa para estudiar la prueba automatizada de circuitos integrados. Aprenden a emplear esta tecnología avanzada para evaluar y asegurar el correcto funcionamiento de los circuitos en un entorno industrial, garantizando su fiabilidad y rendimiento.

• Más información: Escuela de Ingeniería Electrónica

La Maestría en Electrónica tiene varios énfasis, incluido uno específico en Microelectrónica. 

Esta maestría, enfocada completamente en semiconductores, ha estado disponible desde 2012. Se trata de un programa de maestría científica con una duración planificada de dos años a tiempo completo, diseñado para proporcionar una formación profunda y especializada en el campo de los semiconductores.

El TEC ofrece dos opciones destacadas en el campo de la electrónica:

• Doctorado en Ciencias Naturales para el Desarrollo: Este programa cuenta con un énfasis en Tecnologías Electrónicas Aplicadas (TEA), en el que se puede aplicar el desarrollo y la investigación en microelectrónica y semiconductores. Este énfasis ha producido graduados con experiencia en estos campos especializados. Es interuniversitario entre la Universidad Nacional (UNA) y la Universidad Estatal a Distancia (UNED).
• Doctorado Académico en Ingeniería: Este doctorado también ha formado expertos en semiconductores, con un enfoque en la investigación avanzada en tecnologías electrónicas. Este programa se ofrece en colaboración entre el TEC y la Universidad de Costa Rica (UCR). Es uno de los pocos en la región que ofrece esta especialización en conjunto con otras universidades.

En la carrera de Ingeniería Mecatrónica, la teoría de semiconductores se aplica para desarrollar soluciones innovadoras. El programa de licenciatura incluye los siguientes cursos directamente relacionados con semiconductores:

• Electrónica Digital: Este curso cubre los fundamentos del diseño de sistemas digitales, entre los que se incluyen funciones lógicas, circuitos combinacionales, aritméticos y secuenciales. Se utiliza el lenguaje Verilog para la implementación de circuitos digitales y se complementa con prácticas en FPGAs, con un énfasis en el diseño lógico y las herramientas actuales.
• Microprocesadores y Microcontroladores: En este curso, los estudiantes adquieren una sólida formación en los fundamentos teóricos y prácticos de microprocesadores y microcontroladores. Se exploran conceptos de microarquitectura, incluyendo procesadores uniciclo, multi ciclo y pipeline. El curso también abarca lenguajes de ensamblador (MIPS, ARM, RISC-V) y el uso de procesadores ARM, además de aspectos prácticos como manejo de puertos, interrupciones, y protocolos de comunicación UART, I2C y SPI.

Una de las áreas de enfoque de la carrera de Ingeniería en Materiales es la relación que existe entre las propiedades de los materiales y los procesos de fabricación. En los dispositivos semiconductores esto es muy importante dado lo crítico que resulta el desempeño de los materiales en escalas muy pequeñas. El actual plan de estudios de la Escuela de Ciencia e Ingeniería de los Materiales heredó los siguientes cursos del énfasis de Microelectrónica, los cuales tienen relación estrecha con el área de semiconductores.

• Caracterización de Materiales: estudia las diferentes técnicas para determinar la composición, estructura y otras propiedades de diversos materiales. Estas técnicas se apoyan en equipamiento disponible en la Institución, tales como microscopía electrónica de barrido y transmisión, radiografía digital, difractometría y espectroscopía, entre otras.
• Modelación y simulación: estudia el uso de métodos computacionales para predecir el desempeño de dispositivos cuando son sometidos a cargas térmicas, estrés mecánico o campos electromagnéticos. Son vitales para evaluar el desempeño de dispositivos microelectrónicos. 
• Análisis de Fallas (curso electivo): se apoya en las técnicas de caracterización mencionadas anteriormente para diagnosticar la causa raíz de diferentes tipos fallas y qué medidas se pueden tomar para solucionarlas. También se incluye formación en metodologías de resolución estructurada de problemas y análisis de causa raíz.
• Metrología para ingeniería: el programa del curso incluye herramientas de control estadístico de procesos, repetibilidad y reproducibilidad, validaciones.
• Cursos base de la ciencia de materiales: los dispositivos electrónicos involucran la interacción de materiales cerámicos, metálicos y poliméricos, por lo que la personas profesional en Ingeniería en Materiales está muy capacitada para la resolución de problemas de calidad en la fabricación de estos dispositivos, particularmente en el ensamble/prueba, que es la mayoría de la actividad que realizan las industrias instaladas en el país. 

Otros cursos como corrosión y protección de materiales o tecnología de la soldadura, apoyan con conocimientos sobre las causas de defectos más comunes en estos dispositivos.

Además, la Escuela cuenta con el Centro de Investigación y Extensión de Ingeniería de los Materiales (CIEMTEC), que ofrece servicios especializados en caracterización, análisis de materiales y detección de fallas. Este centro apoya a las industrias con la preparación de muestras, montajes de secciones transversales, análisis de manchas y defectología de soldaduras, entre otros servicios.

La Escuela de Ingeniería en Producción Industrial ofrece formación técnica con un enfoque en el sector de semiconductores, en el cual se abordan aspectos cruciales como procesos, calidad y supervisión. Los programas proporcionan las herramientas necesarias para gestionar la calidad de manera efectiva y supervisar los procesos de producción, en respuesta a las demandas específicas de la industria.

Técnico en  calidad

Este programa está dirigido a personal técnico, administrativo, operarios o personas que necesiten aprender o refrescar los fundamentos básicos para trabajar en un entorno de Seis Sigma y herramientas básicas de Lean. Título a otorgar una vez que se cumplan los requisitos del Técnico 3 Gestión de Calidad (0788-12-02-3).

En este sector, los procesos de fabricación son altamente técnicos y demandan precisión. El enfoque de Seis Sigma, presente en el programa, brinda las herramientas necesarias para optimizar estos procesos, mejorar la eficiencia y reducir costos. Cursos como el de control de costos permiten una gestión eficiente de los recursos, lo cual asegura un uso adecuado de las inversiones en equipos y materiales.

Además, la estadística descriptiva juega un rol clave en la industria de semiconductores, dado que los procesos deben mantenerse dentro de especificaciones estrictas. Los participantes aprenderán a utilizar herramientas estadísticas como gráficos de dispersión, histogramas y medidas de dispersión, que permiten monitorear y controlar la variabilidad en los procesos, asegurando la calidad del producto final. De igual manera, el curso de probabilidad ofrece los conocimientos necesarios para modelar esta variabilidad y tomar decisiones basadas en datos, evaluando los riesgos asociados.

Otro aspecto crucial es la metrología, indispensable en una industria que demanda precisión en las mediciones para garantizar el rendimiento y la calidad de los productos. Finalmente, el curso de normalización asegura que los técnicos comprendan y apliquen los estándares internacionales y normativas que regulan la fabricación de semiconductores, esto garantiza la consistencia y cumplimiento de los productos con los requisitos del mercado.

Este programa integral está diseñado para formar profesionales capacitados en las mejores prácticas de gestión de calidad, clave para el éxito en la industria de semiconductores.

Técnico en Supervisión de Producción 

Este programa está diseñado para formar a profesionales en áreas clave como la planeación y control de la producción, estudio del trabajo, gestión de calidad, liderazgo y recursos humanos. Dirigido a jefes de producción, supervisores y líderes de procesos, el programa capacita a aquellos interesados en desempeñar roles de mando medio en empresas de manufactura y servicios. Al cumplir con los requisitos, se otorga el título de Técnico en Supervisión de Producción del TEC.

La formación está directamente relacionada con las necesidades de la industria de semiconductores, donde los procesos de fabricación requieren una precisión extrema y el cumplimiento de estándares de calidad muy estrictos. Los cursos de estadística descriptiva permiten a los estudiantes monitorear y controlar la variabilidad en los procesos de producción, asegurando que se mantengan dentro de las especificaciones requeridas. Además, el curso de control de costos prepara a los técnicos para optimizar recursos, así como planificar y gestionar eficientemente las inversiones en equipos y materiales.

La metrología es otro pilar fundamental del programa, ya que en la fabricación de semiconductores, la precisión en las mediciones es crucial para garantizar la calidad del producto final. El curso aborda temas como la calibración, la trazabilidad y el cumplimiento de normas, asegurando que los procesos se realicen dentro de las tolerancias establecidas. En conjunto, estas competencias permiten a los técnicos supervisar, mejorar y garantizar el control de calidad en una industria tan competitiva como la de semiconductores, donde el uso de herramientas estadísticas y el análisis de datos son esenciales para la toma de decisiones basadas en hechos.

Dentro de estos técnicos, las personas pueden optar por otras especialidades  como: Lean Seis Sigma Yellow Belt, Auditoría de Calidad, Estadística Experimental y la de Metrología. La Escuela también ofrece cursos libres para fortalecer su formación, entre ellos, el curso Libre Introducción a los Semiconductores.

Curso Libre Introducción a los Semiconductores

Este curso introduce a los profesionales en la industria de semiconductores, abordando temas como la historia de la industria, los componentes y niveles de integración de circuitos electrónicos, física y procesos de manufactura de semiconductores. También cubre tecnologías de empaquetamiento, interconexiones y aplicaciones de circuitos analógicos y digitales.

El objetivo es formar talento especializado en la cadena de valor de semiconductores, en colaboración con el Tecnológico de Costa Rica y el Tecnológico de Monterrey, para responder a las necesidades del entorno regional. El curso, con una duración de cuatro semanas y modalidad teórico-práctica, también analiza los retos del sector en Costa Rica.

La Escuela de Física, por medio de la carrera de Licenciatura en Ingeniería Física, ofrece el curso: Física de la materia condensada. En él se estudia el comportamiento de los materiales conductores, semiconductores y aislantes.

Precisamente, uno de los objetivos del curso es distinguir las aplicaciones de los materiales eléctricos, dieléctrico, semiconductores, magnéticos, ópticos y otros.

La carrera de Licenciatura en Ingeniería Física se abrió en 2018 y ya cuenta con profesionales que se desarrollan en la industria de semiconductores.

Lo anterior, gracias al conocimiento adquirido en el curso  “Física de material condensada” y otros, que ofrece esta opción académica.