Qué son los nanómetros

Las CPU y las GPU, aunque se utilizan para funciones diferentes, tienen algunas cosas en común. Uno de los aspectos que tienen en común es que se basan en transistores microscópicos. Estos transistores se miden en nanómetros. Te vamos a explicar qué es este parámetro y para qué sirve.

Qué son los nanómetros

Es la unidad de medida de longitud que equivale a una mil millonésima parte de un metro.

Nanómetros se expresa como nm

Los chips electrónicos se fabrican en lo que se denomina fundición. Algunas de las más importantes son TSMC, Intel, GlobalFoundries o Samsung, entre otros. Estas compañías miden sus diferentes procesos de fabricación en nanómetros.

Dicha medida inicialmente era un estándar para referirse a una medición del tamaño del transistor. Pero, debido al límite físico de la tecnología para fabricarlas, dicho sistema de medición se perdió y ahora las fundiciones lo expresan de una manera aproximada. Actualmente, esta medición es más marketing que otra cosa.

Cada fundición tiene sus propios procesos de fabricación, haciendo muy difícil la comparación de las litografías en nanómetros.

Ahora los nanómetros hacen referencia al nodo de fabricación del chip. Se busca reflejar la densidad de transistores que se pueden «imprimir» en un chip. Cuanto mayor es la densidad en un mismo espacio, más potente serán los chips fabricados. Sencillamente refleja la densidad.

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Para qué sirven los nanómetros

Aumento de la densidad de transistores

Determina la cantidad de puertos lógicos y circuitos que tienen cabida dentro de un silicio de un tamaño concreto. El procesador Core i9-9900K de nodo de 14nm con una matriz de 174mm² cuenta con casí 3.000 millones de transistores. Los procesadores Ryzen 3000 cuentan con unos 3.900 millones de transistores en una matriz de 74mm² de nodo de 7nm.

Aumento de frecuencias

Cuanto mayor es la densidad de transistores, mayor cantidad de estados en un chip. Así se consigue una mayor cantidad de instrucciones por ciclo (IPC).

Mejorar la eficiencia energética

La reducción del tamaño del nodo, requiere menos paso de electrones. El transistor cambia de estado con un menor requisito energético, mejorando la eficiencia energética. Podemos, por lo tanto, hacer el mismo trabajo con menos energía, ganando en rendimiento por vatio consumido.

Reducción de tamaño

Miniaturizar los nodos permite integrar más transistores en cada vez menos espacio físico. Se puede reducir la superficie del silicio con una mejora de transistores o con la misma cantidad de los mismos. Otro de los beneficios de la reducción de los nanómetros, es la reducción de la generación de calor.

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Principales fundiciones de chips

Este parámetro actualmente se usa por las fundiciones para indicar la densidad de transistores en un chip. Se expresa este parámetro como un número entero seguido por la abreviación de nanómetros. Actualmente Intel ofrece procesadores de 14nm y TSMC fabrica los AMD Ryzen bajo la litografía de 7nm.

Actualmente hay cuatro grandes fabricantes de chips que usan este parámetro:

• Intel: Es el mayor fabricante de chips del mundo y cuenta con fundiciones propias. La compañía diseña y fabrica sus propios procesadores bajo sus propios nodos. Actualmente ofrece procesadores en 14nm y 10nm, además de estar desarrollando ya las litografías de 7nm y 5nm. No fabrica chips para terceros, solo para ellos mismo.
• TSMC: La fundición taiwanesa es la que más ha crecido en la actualidad. Actualmente esta fundición ofrece chips bajo el nodo de 7nm y para 2021 empezará a producir chips en 5nm. Entre sus clientes están AMD, Apple, Qualcomm, NVIDIA e incluso Intel. Curiosamente, esta fundición taiwanesa no fabrica procesadores propios, solo para terceros.
• Samsung: La compañía surcoreana también cuenta con una fundición propia para sus chips y memorias. Actualmente su nodo más avanzado es el de 8nm, que es una versión optimizada del nodo de 10nm. Samsung fabrica soluciones propias y para terceros, como las GPU de las nuevas NVIDIA Ampere.
• GlobalFoundries: La fundición estadounidense con plantas en varios países, se ha quedado atrás. Actualmente solo fabrica chips en los nodos de 14nm y 12nm, dejando la carrera de las litografías.
• SMIC: La fundición china apoyada por el gobierno trabaja a toda velocidad para competir con el resto de fundiciones. Actualmente están en el nodo de 22nm y tienen prácticamente listo el nodo de 14nm. Esta fundición está envuelta en ciertas polémicas, ya que ha sido demandada en varias ocasiones por supuesta infracción de patentes.