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Nuevo chip de 5 nanómetros mejora el rendimiento en más de un 40%

Productos Nuevos

EE.UU. 9 junio, 2017. IBM y sus socios Globalpartners y la surcoreana Samsung anunciaron un proceso pionero de elaboración industrial de transistores de silicio capaces de meter en un chip del tamaño de una uña 30.000 millones de transistores de 5 nanómetros. Lo más avanzado en uso masivo hoy son los 10 nanómetros, con la CPU Snapdragon 835 del Galaxy S8, por ejemplo.

Como referencia, el chip Intel 8088 que dio vida al primer PC, y que llegó al mercado en 1979, tenía 29.000 transistores fabricados con un proceso de 3000 nanómetros.

Los tamaños de los chips son tan diminutos que escapan a nuestra imaginación. Pero podemos intentar comprender mejor que significan las dimensiones nanométricas.

Lo primero que debemos hacer es visualizar un milímetro. Ahora debemos dividir el milímetro en mil partes. Cada una de estas 1.000 partes es un micrómetro o micra. Un cabello humano suele tener unas 50 micras de grosor.

Hasta aquí somos capaces de ver las cosas, pero todavía no hemos llegado. Ahora debemos dividir el micrómetro en 1.000 partes más. Es decir, sería como dividir el grosor de un cabello humano en 50.000 partes. Una de estas partes es, por fin, un nanómetro.

Otro ejemplo interesante, es el pelo de la barba de un hombre que crece alrededor de medio milímetro al día. Eso son medio millón de nanómetros. Dado que un día tiene 86.400 segundos, no cuesta mucho calcular que el pelo facial masculino crece unos 5 o 6 nanómetros por segundo.

IBM - Chip 5 nanometros - wafer
Un wafer con chips de 5 nanómetros.

IBM y sus socios han alcanzado este hito dos años después de que estos desarrolladores fuesen capaces de crear un chip de prueba de 7 nm con 20.000 millones de transistores.

Comparada con la tecnología de 10 nanómetros que actualmente lidera el mercado, un chip de 5 nm basado en semiconductores ‘nanosheet’ es capaz de ofrecer un 40% más de rendimiento y un ahorro de un 75% de energía, como destacan las compañías.

Esta mejora en el rendimiento de los chips permitirá reforzar tecnologías como la inteligencia artificial cognitiva, el IoT (Internet de las Cosas) o las aplicaciones en la nube. Asimismo, esta innovación podría suponer un mayor ahorro energético por parte de las baterías de los dispositivos móviles, cuyas cargas durarían dos o tres veces más.

Los científicos obtuvieron estos nuevos chips de 5 nm mediante el uso de ‘nanosheets’ de silicio como estructura del transistor, en lugar de utilizar la arquitectura FinFET, estandarizada en la industria de semiconductores hasta la tecnología de nodo de 7 nm.

IBM lleva más de 10 años investigando la tecnología de semiconductores ‘nanosheet’. De nuevo, se han basado en la litografía de ultravioletas extremos (EUV) que ya sirvió para producir el chip de 7 nm y sus 20.000 transistores.

A través de esta litografía, la anchura de los semiconductores ‘nanosheet’ puede ser ajustada en todo momento, lo que garantiza una mayor adaptación de su rendimiento y energía para circuitos específicos, algo que no es posible hoy con la producción basada en la arquitectura FinFET.

Hoy Intel ha logrado meter en un chip 15.000 millones de transistores usando el proceso FinFET anteriormente citado.

Con el trabajo de IBM hablaríamos de mejorar en un 40% la velocidad de un chip actual de 10 nm, mejorando su eficiencia en un 75%.

No lo veremos pronto

Todavía no hay chips fabricados con tecnología de fabricación de 7 nm, no será así hasta 2018 como muy pronto, así que pensar en saltar a los 5 nm es pensar demasiado deprisa. Podemos estimar que en 2020 ya habrá algún dispositivo con esta tecnología.

Lo más interesante del avance es que se podrían seguir manteniendo los pasos y procesos de creación de los chips de 10 nm, y no habría que revolucionar las fábricas. Los diseñadores de chips tampoco tendrán que inventar la rueda para recibir mejoras, vendrán de la mano de la miniaturización de sus diseños existentes y probados.

La técnica actual ha permitido crear transistores que serían imposibles de ver sin los microscópicos electrónicos, con una mayor de densidad de transistores en cada evolución y las consiguientes ventajas:

  • El consumo es cada vez menor, ya que el área es más reducida y se necesita menos voltaje para funcionar.
  • Al tener menos consumo podemos incrementar la velocidad, la frecuencia de funcionamiento, sin que se queme el conjunto.
  • Las arquitecturas también mejoran, al poderse crear más bloques funcionales en menos espacio: al final tenemos más tareas en el mismo ciclo de reloj.

La evolución no es sencilla, una tecnología de fabricación no está madura hasta que no tiene un precio de fabricación similar a la anterior establecida. Se entiende que hasta llegar a ese punto, las empresas involucradas no están ganando dinero en el proceso.

Una de las claves del proceso de creación fue la utilización del silicio como materia prima, en vez del estándar FinFET. “El avance en la tecnología de semiconductores es esencial”, dijo Arvind Krishna, director de IBM Research.

“Por ello, desde IBM exploramos constantemente con nuevas arquitecturas y materiales diferentes que sobrepasen los límites de esta industria y nos ayuden en el mercado con tecnologías como mainframe o sistemas cognitivos”.


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