La tecnolog¨ªa de 32 nan¨®metros fabricar¨¢ el ordenador en un 'chip'

Los sistemas completos dentro de un chip ser¨¢n posibles con la pr¨®xima generaci¨®n de 32 nan¨®metros, que se empezar¨¢ a vender a finales de a?o.

El ordenador en un chip -con el procesador, la gr¨¢fica y la gesti¨®n de la memoria integrados- dejar¨¢ de ser un sue?o porque habr¨¢ espacio suficiente y no har¨¢ falta restringir las prestaciones como hasta ahora. Se entrar¨¢ as¨ª en la era de los sistemas totalmente integrados, con tama?o diminuto, coste reducido, consumo energ¨¦tico m¨ªnimo y m¨¢ximas prestaciones, lo que permitir¨¢ a su vez dise?ar productos realmente aut¨®nomos, peque?os, potentes y baratos.

Hasta ahora, la progresiva miniaturizaci¨®n de los chips ha permitido hacer componentes m¨¢s r¨¢pidos y potentes, aparte de m¨¢s peque?os y econ¨®micos. No se pod¨ªan integrar m¨¢s funciones dentro del chip, porque no hab¨ªa espacio para ello y se necesitaban m¨¢s prestaciones respecto al proceso.

El bajo consumo, prioritario

Desde mediados de la d¨¦cada, la prioridad esencial ha sido reducir el consumo de energ¨ªa y as¨ª favorecer la movilidad de los equipos. A partir de ahora, con prestaciones razonables y consumo energ¨¦tico limitado, se podr¨¢n integrar varios componentes en un mismo chip. Se entra en la era del Sistemas en un Chip, o System-On-a-Chip (SoC).

El transistor es como un interruptor que consume energ¨ªa en funci¨®n de su tama?o cuando funciona. Si el tama?o de un transistor se reduce a la mitad el circuito integrado pasa a consumir mucha menos energ¨ªa. Adem¨¢s, como los electrones deben recorrer menos espacio dentro del chip, se procesa informaci¨®n con menos energ¨ªa. Si, adem¨¢s, varios chips de una placa pasan a formar uno solo, el consumo de energ¨ªa tambi¨¦n se reduce y las prestaciones aumentan.

"La integraci¨®n en cuanto al sistema es necesaria para conseguir elevadas prestaciones, bajo consumo y tama?o reducido", recalca Mark Bohr, uno de los m¨¢s destacados especialistas en tecnolog¨ªa microelectr¨®nica de Intel. "El reto actual es integrar en un mismo chip una amplia gama de elementos heterog¨¦neos".

A juicio de Bohr, la ley de Moore contin¨²a, pero la f¨®rmula del ¨¦xito est¨¢ cambiando: se necesitan nuevos materiales y estructura de dispositivos para continuar reduciendo el tama?o de los chips, al mismo tiempo que el enfoque actual de los circuitos se centra en la eficiencia, en el consumo el¨¦ctrico.

Bohr compara el chip con el cuerpo humano. En el cuerpo humano tenemos unos 100.000 millones de neuronas, cuando los chips actuales alojan varios centenares de millones de transistores y antes de cinco a?os tendr¨¢n 1.000 millones. "La naturaleza es sabia porque hace funcionar todas las neuronas del cuerpo humano con muy poca energ¨ªa, unos 20 vatios". Un chip consume hoy unos 40 vatios.

Antonio Gonz¨¢lez, director del ¨²nico laboratorio de tecnolog¨ªa de microprocesadores que la Universidad Polit¨¦cnica de Catalu?a e Intel tienen en Europa, se?ala que las prestaciones de un procesador nunca son suficientes y que el avance se logra con innovaciones constantes en muchos ¨¢mbitos, tanto en el dise?o de los circuitos y transistores como de los bloques funcionales. "La coherencia del dise?o es fundamental, porque hay m¨²ltiples interrelaciones", sostiene.

Para Ram¨®n Planet, director de ventas en AMD Espa?a, el problema que hab¨ªa en un chip era la falta de espacio, porque todo deb¨ªa estar ocupado por el n¨²cleo o n¨²cleos del procesador y una peque?a memoria, la cach¨¦. Con la tecnolog¨ªa de 32 nan¨®metros, ser¨¢ posible tener dentro del microprocesador la codificaci¨®n del v¨ªdeo, gr¨¢ficos y sonido, una memoria interna generosa y la gesti¨®n de todos estos componentes. El chipset -o juego de circuitos que gobierna el procesador- y la tarjeta gr¨¢fica externa no ser¨¢n ya necesarias, porque ir¨¢n en el chip.

La clave es econ¨®mica

La cuesti¨®n clave, para Ram¨®n Planet, no es tanto de dise?o de circuitos ni de tecnolog¨ªa como econ¨®mica. Una f¨¢brica de semiconductores supone una inversi¨®n de 4.000 millones de euros: Se tienen que fabricar miles de millones de chips para amortizarla. Cada chip dise?ado debe tener un amplio mercado para que puedan fabricarse millones de unidades. "La econom¨ªa es la parte menos atractiva pero tan importante como la tecnolog¨ªa", reconoce. Hoy, adem¨¢s, se prefieren equipos baratos antes que potentes, lo que complica la situaci¨®n.

Los actuales microprocesadores Core i7 de Intel de 45 nan¨®metros ya llevan cierta capacidad gr¨¢fica y gesti¨®n de memoria integrada. Con los nuevos procesadores de 32 nan¨®metros que Intel sacar¨¢ a finales de a?o y que tienen el nombre de c¨®digo Westmere, se dispondr¨¢ del doble de transistores porque la superficie ser¨¢ la misma. Intel aprovechar¨¢ esta capacidad extra para sacar una gama de procesadores de muy altas prestaciones con ocho n¨²cleos (hoy son cuatro) para ordenadores de sobremesa y servidores, y otra gama con s¨®lo dos n¨²cleos, pero con la gr¨¢fica y el controlador integrados, y muy potentes para port¨¢tiles.

El procesador Atom de Intel, que es la base de los miniport¨¢tiles o netbooks, es un sistema integrado, porque lleva los componentes fundamentales dentro del chip. A la hora de dise?ar el Atom, se requiri¨® que fuera muy barato y consumiera muy poca energ¨ªa. Por eso tiene el m¨¢ximo de componentes integrados en un chip, seis veces m¨¢s peque?o que un Celeron. El tama?o diminuto del Atom hace que haya pocos transistores y, por tanto, una limitada capacidad de proceso bruta, aunque muy elevada en t¨¦rminos de superficie.

Gadi Singer, director general de SoC en Intel, advierte de que los sistemas integrados que aparecer¨¢n en los pr¨®ximos cinco a?os ser¨¢n una d¨¦cima parte de los actuales sin merma aparente de prestaciones. Se podr¨¢ hacer un tel¨¦fono m¨®vil con la capacidad de port¨¢til actual.