Tendencias en la fabricación de microprocesadores

La tecnología de fabricación de semiconductores ha experimentado un cambio radical en los últimos años, a consecuencia de los retos incrementalmente difíciles de cumplir. El paradigma tradicional de crecimiento siempre había sido la miniaturización. Construir procesadores más pequeños implicaba la capacidad de hacerlos más rápidos y con mayores capacidades.

A partir de un cierto límite la miniaturización en sí misma ya no funciona. Los diseños actuales trabajan ya en unidades atómicas y eso ya no es escalable. Al igual que la luz no puede viajar a más de 300.00 Km/s porque ese es su límite físico, los átomos no se pueden dividir y la capacidad de transmitir información choca con barreras infranqueables… si mantenemos “el viejo estilo de pensar” la capa de silicio subyacente no puede ser de menos de 5 átomos de ancho, e incluso ese límite es difícilmente funcional.

IBM “inventó” los circuitos de cobre en 1997 como sustituto natural del aluminio que antes se usaba en el cableado de los transistores. En el año 2001 presentó el primer procesador dua-core del mercado, el Power4. Desde entonces se han sucedido tecnologías nuevas que hacen posible esa mejora de rendimientos que con el único paradigma de la miniaturización ya no eran posibles.

Este esfuerzo tecnológico ha ido acompañado de una gran inversión financiera en la fábrica de IBM en East Fishkill (Nueva York) y la búsqueda implacable de socios con los que avanzar en este camino: socios tecnológicos pero también socios con los que compartir este gasto “lleno de futuro”.

La tecnología de 32 nm de IBM es el resultado de la alianza con AMD, Chartered Semiconductor, Freescale, Infineon y Samsung y a la misma se siguen incorporando nuevos socios. Los chips resultan un 50 por ciento más pequeños que la generación anterior, pero esa no es la única ventaja de diseño. La clave de este proyecto es la tecnología “high-k/metal gate” que ahorra un 45% de consumo eléctrico e incrementa el rendimiento un 30%. El destino de la tecnología high-k es reemplazar la capa de dióxido de silicio tradicionalmente usada. El material que se ha elegido es el silicato de hafnium.

Lo más interesante de esta esotérica tecnología es, desde un punto de vista práctico, que no requerirá el uso de nuevas instalaciones. El coste astronómico de las fábricas de procesadores hace indispensable que las nuevas técnicas sean incrementales y deban partir de la reutilización de las facilidades ya existentes.

Este requerimiento tan mundano se cumple plenamente con la tecnología de 32 nm. de IBM y sus socios, que permitirá crear nuevos dispositivos de una potencia ahora mismo insospechada en campos de lo más diversos, desde chips para teléfonos y otras unidades de comunicación remota a nuevas generaciones de video-juegos y, por supuesto, superordenadores.