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Desarrollo tecnológico de los chips sigue la ruta trazada hace 50 años

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Cada 10 años, según la Ley de Moore, el poder de cómputo mejora 1.000 veces, proporcionalmente al número de transistores que pueden encapsularse en un chip

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A comienzos de los años sesenta el desarrollo de la tecnología de los llamados semiconductores permitió encapsular transistores en miniatura en un chip, pero el costo de fabricar esos suiches binarios en un sustrato de silicio, era superior al costo del transistor individual.

Gordon Moore, que  trabajaba en Fairchild Semiconductor y había llegado a ser su director de I+D, comenzó a investigar vías más eficientes para el desarrollo de esa tecnología. Moore se dio cuenta de que a partir del primer chip que tenía un único transistor, se estaban produciendo chips con 8 y con 16 transistores, mientras que en el laboratorio, el equipo de Moore estaba creando chips con cerca de 30 elementos, buscando la posibilidad de fabricar dispositivos con el doble de esa cantidad: alrededor de 60 elementos en un chip.

En un histórico artículo publicado en la revista Electronics en abril de 1965, Moore, que fundó Intel en 1968,  trazó un gráfico con esa evolución en papel semilogarítmico, empezando por el transistor plano en 1959, y se dio cuenta de que, en esencia, se podía duplicar el número de transistores cada año.

Si bien en 1975, la llamada Ley de Moore se reformuló para ajustar el período de duplicación a dos años en vez de uno, los resultados siguen siendo exponenciales: de unos pocos transistores en un chip –los suiches lógicos de la computación e Internet– hoy se cuenta con miles de millones de ellos en una pastilla de silicio. De hecho, el procesador Intel Core de quinta generación tiene 1.300 millones de esos nanométricos en su interior.

Límites calurosos

En los años ochenta del siglo pasado era evidente que la evolución acelerada de los chips tenía también un efecto en los costos. En esencia, se podía producir un computador con el doble de capacidad sin aumentar los costos de producción en la misma proporción. En ese momento, el IBM PC costaba varios miles de dólares a las corporaciones, pero al final de la década ya un computador de escritorio había bajado de  mil dólares.

Una vez que estaba clara la ruta de multiplicar los componentes electrónicos dentro de los chips, la próxima frontera por conquistar era la de la velocidad. De los millones de ciclos por segundo, los megaherzios o MHz, se comenzó a hablar de gigaherzios o GHz, miles de MHz. Pero al llegar a 3 GHz, la industria de la microelectrónica encontró un muro infranqueable: los chips generaban tanto calor que corrían el riesgo de fundirse.

Allí se cambió la estrategia de fabricación y los chips comenzaron a diseñarse para velocidades más moderadas, pero la propia Ley de Moore permitió crear varios núcleos procesadores dentro de un mismo chip. Allí se empezó a hablar de procesadores multi-nucleo, de los dual-core hasta los octa-core.

Para prolongar la Ley de Moore por varios años más, la industria de los chips ha pasado del diseño bidimensional a modelos de “varios pisos”, mientras sigue bajando la escala de fabricación que pasó en los últimos años de 22 nanómetros a 14 nm.


froilan@gmail.com

@froilan