Explicación de la contracción de la matriz

Las unidades centrales de procesamiento (CPU) son cada vez más pequeñas y densas, lo que se traduce en una mayor potencia y eficiencia. Desde que se lanzó la primera CPU Pentium de Intel utilizando un proceso de fabricación de 0,8 micrómetros (μm), las CPU han disminuido drásticamente su tamaño total. Las fracciones de un micrómetro fueron el tamaño estándar de la matriz durante una década. Luego, con el lanzamiento de la segunda iteración del procesador Intel Pentium III, se pasó al nanómetro (nm), que es 1/1000 del tamaño de un micrómetro. El propio procesador acabó utilizando una matriz de tan sólo 180 nm.

El término encogimiento de la matriz, también llamado encogimiento óptico o encogimiento del proceso, se refiere al escalado de los dispositivos semiconductores, concretamente de los transistores. «Encoger una matriz» es crear un circuito idéntico utilizando procesos de fabricación avanzados que suelen implicar un nodo litográfico avanzado. Desde el lanzamiento del procesador Intel Pentium III, los nanómetros siguen siendo el tamaño actual de todos y cada uno de los transistores de la CPU.

Tamaños actuales de las matrices

Para dar un ejemplo concreto, compararemos los transistores de la CPU con un mechón de pelo humano utilizando la imagen anterior. La hebra más gruesa de la imagen es un trozo de cabello humano y la hebra más pequeña es un filamento de carbono de 6 μm. Ya hemos mencionado que el primer procesador Pentium de Intel utilizaba transistores de 0,8 μm, que son más pequeños que el filamento de carbono de 6 μm y se consideran grandes en los estándares actuales de microarquitectura de CPU. El estándar actual que ofrecen tanto Intel como AMD es de 14 nanómetros (nm). Recuerde que un nanómetro es 1/1000 del tamaño de un micrómetro, lo que lo hace sustancialmente más pequeño que el filamento de carbono. La microarquitectura de 14 nm de Intel se llama Kaby Lake e incluye los procesadores de la serie 7000 de «7ª generación». En un principio, Kaby Lake iba a ser un encogimiento de la matriz, pero debido a la creciente cantidad de obstáculos que conlleva lidiar con tamaños continuamente decrecientes, Kaby Lake se optimizó en su lugar a nivel de 14 nm.

El futuro de las microarquitecturas de CPU

A pesar de las luchas a las que se enfrentan Intel y AMD para mantener el ritmo de duplicar el recuento de transistores cada dos años, se sigue avanzando, aunque a un ritmo algo más lento de lo que era posible anteriormente. Intel era conocida por crear el calendario de lanzamientos «tic-tac» para su microarquitectura de CPU. La parte «tic-tac» del calendario era una reducción de la matriz y la «tic-tac» era un nuevo diseño de microarquitectura. Ahora, Intel ha cambiado al modelo «proceso-arquitectura-optimización», que básicamente introduce una segunda versión de optimización para dar más tiempo a reducir aún más la matriz del procesador.

Gracias a las mejoras en las técnicas litográficas, las CPU de 10 nm están en camino. Para apreciar realmente lo pequeño que es 10 nm, es comparable al tamaño como una sola cadena de proteínas. Se espera que la microarquitectura Cannonlake de 10nm de Intel salga al mercado en el cuarto trimestre de este año, suponiendo que no haya más retrasos imprevistos. Según Intel, Cannonlake trae consigo un aumento de rendimiento del 15% respecto a la microarquitectura anterior, Kaby Lake. Todavía no se han publicado las cifras de las pruebas de rendimiento, pero no cabe duda de que el cambio a 10 nm será un paso monumental y beneficioso para la arquitectura de las CPU y para los consumidores que la esperan con tanta paciencia.