¿Qué es un chip de 5 nm y por qué es tan importante 5 nm?

Microchips de silicio iridiscentes en producción
Quardia / Shuttestock.com

Se habla mucho sobre nuevos procesos de fabricación para CPU. No hace tanto tiempo, la conversación giraba en torno a 10 nm y 7 nm . El último «nm» en ingresar al juego es 5nm, que ya está en uso en algunos dispositivos y se dirigirá a las PC en un futuro cercano.

Los diseños más nuevos de 5 nm, al igual que otros procesos de fabricación anteriores, prometen una mejor eficiencia energética y un rendimiento más rápido y, en general, hacen avanzar la tecnología de la CPU. Sin embargo, antes de entrar en todo eso, hablemos de qué se trata un nuevo proceso de fabricación y el traslado a un nuevo nodo de proceso.

¿Qué significa un nuevo nodo de proceso?

En esencia, cambiar a un nuevo proceso significa cambiar la forma en que se fabrica un procesador. Por lo general, esto significa reducir los transistores, lo que permite a las empresas empaquetar más en un área determinada del silicio. La densidad de transistores es el nombre del juego para mejorar un procesador. Cuantos más transistores tenga, más cálculos puede hacer un procesador y, por lo tanto, más potente puede ser.

De esto se trata la famosa Ley de Moore. Si bien no es una verdadera ley científica, sino más bien una observación, la ley de Moore predijo que el número de transistores en un circuito integrado se duplica aproximadamente cada dos años.

Para expresar el concepto de un nodo de proceso mejorado, las empresas utilizan la nomenclatura ‘nm’. Intel, por ejemplo, usa CPU de 14nm para sus computadoras de escritorio y lo ha hecho desde 2014. En lugar de enfocarse en nuevos nodos de proceso para sus procesadores de escritorio, la compañía se ha enfocado en hacer que los diseños de 14nm sean más eficientes y poderosos. Desde entonces, ese enfoque ha chocado contra una pared, pero durante años significó más núcleos con velocidades más rápidas al mejorar la arquitectura de la CPU en lugar de cambios sustanciales en el proceso de fabricación.

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Mientras tanto, AMD se ha estado moviendo a nuevos nodos para sus procesadores Ryzen. La serie Ryzen 1000 comenzó a 14 nm, cuatro años después, la serie Ryzen 5000 pasó a una versión mejorada de 7 nm, con los ojos puestos en 5 nm para una nueva generación en 2022.

Esa diferencia se debe a una serie de factores que van más allá del alcance de este artículo. Brevemente, sin embargo, Intel fabrica sus propias CPU y durante años favoreció el enfoque » monolítico » para el diseño y la producción de CPU. AMD diseña sus propios procesadores no monolíticos, pero subcontrata la creación de nuevos procesos de fabricación y producción a TSMC, una empresa con sede en Taiwán que también fabrica para empresas como Apple, Arm, Nvidia y otras.

Los nuevos procesos y sus respectivos números ‘nm’, sin embargo, no se traducen entre empresas. No se puede decir, por ejemplo, que un procesador Intel de 10 nm va a ser más lento que un procesador AMD de 7 nm. Eso es en parte porque ‘nm’ no es un estándar universal para comparar procesadores de la competencia.

Entonces, ¿de qué se trata «nm»?

Vista ampliada de transistores en un procesador
fotografos / Shutterstock

El término «nm» significa nanómetro, una pequeña medida que es una mil millonésima parte de un metro. Es pequeño , y hubo un momento en que los nodos de proceso se medían realmente en nanómetros reales. Por lo general, definía el tamaño de la longitud de la puerta de un transistor y el medio tono de metal (la mitad de la distancia entre el comienzo de una interconexión de metal y la siguiente en un chip), que eran del mismo tamaño. Sin embargo, esa realidad se detuvo en los años 90 y, desde entonces, la medición de ‘nm’ no ha sido más que un término de marketing.

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Un nuevo tamaño de ‘nm’ indica que ha habido una mejora significativa en la tecnología de fabricación, pero no tiene nada que ver con una medición específica que podría realizar en el propio procesador.

Es por eso que, por ejemplo, muchos críticos dicen que el nodo de 10 nm de Intel, que actualmente usa en computadoras portátiles para familias de CPU como Tiger Lake y Ice Lake, es comparable al nodo de 7 nm de TSMC.

Entonces, ¿por qué todavía se usa ‘nm’? Básicamente, inercia. Es lo que las empresas de tecnología siempre han hecho, así que siguen haciéndolo.

Existen otras ideas para diferentes convenciones de nomenclatura, según lo informado por IEEE Spectrum . Un enfoque es cambiar a algo llamado métrica LMC que expresa la densidad de lógica, memoria e interconexiones en un procesador dado. Luego está la idea de usar un número GMT (paso de puerta, paso de metal, niveles), que volvería a las medidas básicas de la CPU como puerta y paso de metal (no medio tono), además de indicar cuántas capas tiene una CPU: Es posible que las CPU futuras usen comúnmente tecnología de apilamiento para mejorar el rendimiento.

Sin embargo, a pesar de los esfuerzos para cambiar las convenciones de nomenclatura, los fabricantes de chips tienen que ver con el esquema de nomenclatura ‘nm’ por ahora.

¿Cuándo veremos chips de 5 nm?

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Si tiene un iPhone 12, entonces ya ha visto procesadores de 5 nm, y lo mismo ocurre con la familia iPhone 13. Qualcomm también tiene varios procesadores de 5 nm, incluidos el Snapdragon 780G y el Snapdragon 888. Este último procesador se utiliza en el OnePlus 9 y otros. La familia de teléfonos Samsung Galaxy S21 también usa un procesador de 5 nm, el Samsung Exynos 2100.

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En cuanto a las PC, AMD está programado para utilizar el proceso de 5 nm de TSMC para una nueva generación de procesadores de escritorio Ryzen en 2022 .

También llegarán los procesadores Intel de 5nm, pero se espera que tarde un poco. Se espera que los procesadores de escritorio de la compañía salgan de 14 nm y pasen a 10 nm con Alder Lake a fines de 2021 o principios de 2022. Después de eso, se espera un proceso de 7 nm a fines de 2022 o 2023, y luego en 2024 podría haber un procesador Intel de 5 nm . Este calendario podría cambiar, pero en este momento eso es más o menos lo que los observadores de Intel esperan ver.

Curiosamente, según lo que dice Intel, sus CPU de 5 nm deberían ser las primeras en abandonar la noción de ‘nm’ optando por 20A (A como en Angstrom ). Sin embargo, al igual que ‘nm’, la era Angstrom de Intel también se trata de terminología de marketing y no de una referencia a medidas reales.

5nm: Conclusión

Si bien los procesadores de 5 nm ya están aquí en forma móvil y pronto llegarán a las PC, no ponga demasiado valor en el término más allá de diferenciar la mejora en un proceso de fabricación de otro dentro de una empresa determinada.