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

Quardia / Shuttestock.com

Se habla mucho sobre los nuevos procesos de fabricación de CPU. No hace mucho se hablaba de 10 nm y 7 nm. El último "nm" en ingresar al juego es 5nm, que ya está en uso en algunos dispositivos y llegará a las PC en un futuro cercano.

Los nuevos diseños de 5 nm, al igual que otros procesos de fabricación anteriores, prometen una mejor eficiencia energética y un rendimiento más rápido y, en general, impulsan la tecnología de la CPU. Sin embargo, antes de entrar en todo eso, hablemos de lo que significa un nuevo proceso de fabricación y la transición a un nuevo nodo de proceso.

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¿Qué significa un nuevo nodo de proceso?

En esencia, pasar a un nuevo proceso significa cambiar la forma en que se fabrica un procesador. Por lo general, esto significa reducir los transistores al permitir 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.

Este es el significado de la famosa Ley de Moore. Si bien no es una verdadera ley científica, sino más bien una observación, la ley de Moore requería que el número de transistores en un circuito integrado se duplicara 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 estado haciendo 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, este enfoque ha chocado contra una pared, pero durante años ha significado más núcleos con velocidades más altas al mejorar la arquitectura de la CPU en lugar de cambios sustanciales en el proceso de producción.

AMD, mientras tanto, ha pasado 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.

Esta diferencia se debe a una serie de factores que escapan al alcance de este artículo. En resumen, sin embargo, Intel fabrica sus propias CPU y ha favorecido el enfoque "monolítico" del diseño y la fabricación de CPU durante años. AMD diseña sus propios procesadores no monolíticos, pero subcontrata la creación de nuevos procesos de fabricación y fabricación a TSMC, una empresa con sede en Taiwán que también fabrica para empresas como Apple, Arm, Nvidia y otras.

Sin embargo, los nuevos procesos y sus respectivos números 'nm' no se traducen entre empresas. No se puede decir, por ejemplo, que un procesador Intel de 10 nm será más lento que un procesador AMD de 7 nm. Esto se debe en parte al hecho de que "nm" no es un estándar universal para comparar procesadores de la competencia.

Entonces, ¿qué es "nm"?

Vista ampliada de los transistores en un procesador
fotógrafos / Shutterstock

El término "nm" significa nanómetro, una pequeña medida que es una mil millonésima parte de un metro. Y minúscula, y hubo una época en la que los nodos de proceso se medían en nanómetros reales. Por lo general, define el tamaño de la longitud de la puerta de un transistor y el medio paso de metal (la mitad de la distancia entre el inicio de una interconexión de metal y el siguiente en un chip), ambos del mismo tamaño. Sin embargo, esa realidad se detuvo en la década de 1990 y, desde entonces, la medición de "nm" no ha sido más que un término de marketing.

Una nueva dimensión "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. Eso es lo que siempre han hecho las empresas de tecnología, así que continúan haciéndolo.

Existen otras ideas para diferentes convenciones de nomenclatura, según lo informado por IEEE Spectrum. Un enfoque es pasar 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 se remonta a las medidas básicas de la CPU, como puerta y paso de metal (no medio tono), además de indicar cuántas capas un CPU tiene.: Las CPU futuras comúnmente pueden usar tecnología de apilamiento para mejorar el rendimiento.

Sin embargo, a pesar de las presiones para cambiar las convenciones de nomenclatura, los fabricantes de chips se están enfocando en el esquema de nomenclatura "nm" por ahora.

¿Cuándo veremos chips de 5 nm?

Nueva York Russ / Shutterstock

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

En cuanto a las PC, se espera que AMD utilice el proceso de 5 nm de TSMC para una nueva generación de procesadores de escritorio Ryzen en 2022.

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

Curiosamente, según Intel, sus CPU de 5 nm deberían ser las primeras en abandonar la noción de "nm" al optar 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: el resultado final

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.

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