La miniaturización electrónica no es simplemente un proceso de hacer todo más pequeño. La miniaturización de una fase de un producto generalmente revela limitaciones y obstáculos en otras partes del proceso general de diseño y fabricación. Por lo tanto, el progreso a menudo se produce en chorros desiguales, a medida que los avances en una tecnología específica (fábrica de semiconductores, placa de PC, energía, fabricación y embalaje) superan a otras tecnologías. Los avances en varias áreas distintas de las matrices de circuito integrado están demostrando ser críticos para el progreso continuo de la miniaturización.
En el área de componentes pasivos, la introducción del factor de forma «0201» (20 por 10 mil) para dispositivos montados en superficie (SMD) es un ejemplo. Estos componentes casi microscópicos ocupan el 25% del área de la placa de PC y menos del 20% del volumen de piezas anteriores de 40 por 20 mil. Un desarrollo relacionado es el uso de adhesivos en lugar de soldadura para montar SMDs. Además, la eliminación gradual de la soldadura basada en plomo tendrá efectos de gran alcance en toda la industria electrónica. Incluso los avances en la tecnología de chips producen efectos de miniaturización en otros lugares. La creación de diseños de circuitos integrados CMOS que funcionan con voltajes de alimentación más bajos permitirá una miniaturización aún mayor y una mayor duración de la batería al reducir las fuentes de energía.
Durante algún tiempo, el proceso sustractivo (grabado) para la fabricación de placas de PC se ha visto como una barrera para una mayor miniaturización de circuitos. A medida que los tamaños de las características se reducen, el mantenimiento de las tolerancias dimensionales y la confiabilidad a largo plazo se vuelve más difícil porque el grabado tiende a socavar el metal debajo de la máscara de trazas. Un nuevo proceso aditivo utiliza electroformado para construir trazas metálicas en un sustrato de placa de PC y admite la fabricación de orificios de 25 mm de diámetro y líneas/espacios de 10 mm de ancho en placas de pc de hasta 12,5 mm. Estas cifras representan reducciones del 75% al 80% en comparación con las placas de pc grabadas. Técnicas como el apilamiento de fichas conservan aún más los bienes raíces de las tablas.
La gestión térmica también se ha identificado como un obstáculo para la miniaturización, especialmente a medida que aumentan las velocidades de los dispositivos y las densidades de embalaje. Se espera que las cargas de calor superen las técnicas de enfriamiento establecidas en algún momento de 2003 o 2004. Ahora el enfoque está cambiando a estrategias de enfriamiento activas y localizadas que proporcionan una resistencia térmica muy baja, capacidad subambiental, rentabilidad y confiabilidad para la refrigeración directa y puntual de regiones de alto flujo de calor en matrices IC.
La línea de fondo de la mayoría de las compensaciones en miniaturización es si el mercado soportará o no el costo de lograr un nivel de tamaño/rendimiento determinado. La miniaturización de vanguardia generalmente se vuelve más cara a medida que se reducen los tamaños. Una parte del aumento de los costos se debe a las instalaciones y las máquinas de colocación / unión que pueden lograr una mayor precisión. Según algunas estimaciones, un rendimiento de al menos el 98% es necesario para que los productos electrónicos miniaturizados sean rentables. Una miniaturización más agresiva puede hacer que tales rendimientos sean más difíciles de lograr, aumentando los costos hasta que la tecnología de fabricación madure. Se suma al problema la creciente impracticabilidad de la reelaboración o reparación a medida que los productos se encogen. Algunos procesos de miniaturización impiden realizar pruebas hasta que los componentes se comprometan al ensamblaje final de la placa de PC.
La miniaturización es un fuerte atractivo en muchos tipos de productos de consumo, pero se puede llevar demasiado lejos. Por ejemplo, los teléfonos celulares podrían reducirse hasta el punto en que los teclados y las pantallas serían difíciles de usar. Cada vez más, los diseñadores de productos se enfrentan al desafío de proporcionar interfaces hombre-máquina fáciles de usar a pesar de la mayor complejidad del producto y la reducción de los bienes raíces del panel de control. Muchos dispositivos electrónicos ya han alcanzado un factor de forma casi óptimo. La miniaturización futura se centrará cada vez más en aumentar la sofisticación, el rendimiento y la penetración en el mercado de un producto.
La miniaturización normalmente extrae una penalización de costos, por lo que es más adecuada para productos menos sensibles a los costos. Los mercados como la instrumentación, la seguridad, la electrónica militar/aeroespacial y, especialmente, la electrónica médica pueden soportar el costo, mientras que los productos de telecomunicaciones actuales no pueden. El progreso continuo ahora depende de que los fabricantes y diseñadores resuelvan problemas relacionados con la electrónica y la física y química de la refrigeración, la producción de placas de PC, la distribución de energía y la transmisión de señales de RF.