7nm, así está la lucha por reducir el tamaño de los procesadores

Los procesadores son uno de los componentes más importantes de un ordenador. Estos componentes electrónicos son los principales responsables de hacer que nuestros ordenadores, móviles y tablets sean realmente inteligentes. Desde los comienzos de la informática una de las metas más importantes de los fabricantes ha sido la de crear procesadores cada vez más rápidos y eficientes.

Para ello, la tecnología de miniaturización resulta crucial. Cada año se logran crear los componentes de un procesador en un tamaño cada vez más reducido, de tal forma que estos puedan integrar cada vez un mayor número de herramientas para ofrecer el rendimiento buscado. Últimamente se habla mucho sobre el salto a 10 o incluso 7 nanómetros en procesadores, ¿Qué significa esto?

Qué es eso de los nanómetros

Alguna vez habréis oído o leído hablar a alguien de que este procesador está construido en 14 nanómetros o que ese procesador es inferior porque está fabricado en 28nm. Seguramente más de uno se habrá preguntado a qué se está refiriendo la gente al hablar de los nanómetros. A continuación os lo explicamos de forma breve.

Un nanómetro se trata de una medida del sistema métrico decimal utilizada para medir objetos muy pequeños. Si lo comparamos con la medida estándar ; el metro; nos sale una equivalencia de que un metro equivale mil millones de nanómetros.

Los procesadores que dan vida a nuestros dispositivos electrónicos están compuestos de varios millones de componentes llamados transistores. Cuando una persona dice que un procesador está fabricado en 14 nanómetros, quiere decir que los transistores que componen el chip se encuentran bajo esa medida.

Esta medida es importante ya que mientras más pequeño sea un transistor, menos espacio ocupará y consumirá menos energía. Esto permite que mientras más pequeños sean los transistores, se podrán crear procesadores con un mayor número de ellos, mejorando el rendimiento y reduciendo el consumo y calor. De este modo, podemos concluir que mientras menor sea el tamaño de fabricación, mejor rendimiento tendrá, consumiendo menos energía (y calentándose menos).

Los principales fabricantes de chips

En la actualidad, existen cuatro principales fabricantes de procesadores. Estas compañías se encargan de fabricar sus propios procesadores o fabricar los diseños que otras compañías les encargan. Por ejemplo, Apple, Qualcomm, Nvidia o Huawei serían ejemplos de diseñadores de chips que encargan la fabricación de los mismos. Las cuatro compañías que manejan el cotarro de la fabricación de procesadores son:

• Intel
• Global Foundries
• TSMC
• Samsung

Cada una de estas compañías tiene sus propias fábricas de chip y sus centros de investigación y desarrollo, por lo que cada una de ellas tiene sus propios procesos de fabricación, y todas se encuentran en una carrera por llegar a una nueva meta antes que sus competidoras, y cada una de ellas tiene su propia hoja de ruta para lanzar sus procesos de fabricación al mercado.

El caso más notable es el de Samsung, compañía que espera poder fabricar procesadores de 10 nanómetros a finales de este año, mientras que el salto a los 7 nanómetros aún estaría en desarrollo y sin fecha concreta. En el caso de TSMC, los procesadores de 10nm no llegarían hasta principios de 2017, esperando dar el salto a 7nm en 2018.

Por otro lado, tenemos el caso de Intel, que espera dar el salto a los 10 nanómetros a mediados de 2017, mientras que los 7 nanómetros podrían llegar en 2019. El caso de Intel puede parecer preocupante, pero esta compañía fabrica sus chips de una manera distinta. Un chip en 10 nanómetros de Intel es más avanzado que los de la competencia, al permitir una menor separación entre transistor y transistor (aunque ocupen el mismo espacio), lo que permite a la compañía integrar más transistores.

El coste de diseñar un chip de 7nm

Mientras más pequeños son los transistores, mayores dificultades existen a la hora de desarrollar los procesadores. Además de las propias barreras físicas de las reducciones de tamaño, existen otras implicaciones derivadas, tanto para los fabricantes, como para los propios diseñadores de los procesadores.

Al reducir el espacio de los transistores, esto hace que las compañías puedan crear procesadores más complejos, pero esto tiene un coste. De acuerdo a los estudios, diseñar un procesador (solo diseñarlo, no fabricarlo) que vaya a estar fabricado en 7 nanómetros costaría 271 millones de dólares. Esta cifra es nueve veces mayor que el coste de diseñar un procesador para 28 nanómetros.

Las alternativas de los fabricantes y las barreras económicas

El elevado coste de diseñar un procesador no se reduce solo al diseño, sino que también a la fabricación. Estas limitaciones hacen que no todas las compañías puedan fabricar procesadores con la tecnología más puntera. Solo las compañías más grandes y que vendan más procesadores pueden permitirse semejante desembolso, y conforme el tamaño de los transistores siga reduciéndose, los costes seguirán aumentando a este ritmo.

Este movimiento hace que aún con la llegada de procesos de 16 y 14 nanómetros y los inminentes 10 nanómetros, muchos fabricantes sigan optando por procesos más asentados en el mercado (y por tanto, asequibles). Un caso destacado es el de Qualcomm, que mientras su procesador estrella (Snapdragon 820) está fabricado en 14nm, las soluciones de menor gama como Snapdragon 650 y Snapdragon 410 siguen siendo fabricados en 28nm.

El salto a los 10 nanómetros está a la vuelta de la esquina, y el salto a los 7 nanómetros tampoco se encuentra lejos, pero eso no jubilará a los procesos de fabricación ya asentados. Estos procesos seguirán siendo una gran alternativa para fabricantes que no tengan grandes presupuestos o para las compañías que quieran entrar en el mercado de los procesadores (como puede ser Xiaomi o LG).

La anticipada muerte del silicio en los 7 nanómetros

Desde la llegada de los procesadores, el silicio ha sido el principal componente de estos componentes electrónicos. La industria ha madurado y evolucionado utilizando este recurso, pero su final podría estar más cerca de lo que parece, y la primera compañía en abandonarlo sería Intel.

En los últimos años hemos conocido un gran número de prometedores alternativas al silicio, que por algún motivo u otro no han llegado a sustituirlo (hola, Grafeno). Aunque parece ser que los 7 nanómetros serán la última ocasión en la que el silicio sea protagonista. La causa de ello serían los problemas que ha habido a la hora de crear transistores en 7nm que funcionen correctamente.

La compañía se encuentra trabajando con varias alternativas en sus centros de investigación y desarrollo para dar el salto a nuevas alternativas que nos permitan saltar más allá de los 7 nanómetros. A pesar de que Intel haya sido la primera en dar este paso, lo más seguro es que el resto de fabricantes tengan que lidiar en un futuro en la búsqueda del heredero del silicio.

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