Qué es la tecnología de 7 nm en los procesadores AMD y para qué sirve

Reducir el tamaño de los transistores que integra un procesador conlleva múltiples ventajas: descenso de precio de los equipos, mayor versatilidad en la fabricación de portátiles, más eficiencia y velocidad...

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AMD está ganando posiciones en las preferencias de los usuarios sobre procesadores para ordenadores portátiles gracias a su renovada arquitectura y la adopción de la tecnología de fabricación de 7 nm. Te lo explicamos.

Para contar de un modo didáctico el papel que ocupa el procesador en el funcionamiento de un ordenador, se suele usar la metáfora del corazón. El procesador sería (algo así) como el corazón del portátil o el equipo de sobremesa y de su buen funcionamiento dependen aspectos como el rendimiento general del equipo, el consumo energético, la autonomía o cuánto se calienta, entre otros.

Este corazón late a una frecuencia que se mide en Gigahercios, en vez de pulsaciones por minuto (un gigahercio equivale a 1.000.000.000 de oscilaciones por segundo), y su rendimiento y comportamiento está sujeto en gran medida a cómo haya sido fabricado. La arquitectura vienen a ser como los planos del procesador y AMD ha creado una propia y diferenciada, en la que usa tecnologías diferentes del resto. Y aquí es donde entran en juego los nanómetros (nm).

AMD ha desarrollado en los últimos años la arquitectura Zen, que está en su tercera generación tecnológica, llamada Zen 2. Primero fue Zen, después Zen+ y ahora Zen 2.

Qué es 7nm o nanómetros

Empezando por lo básico, 7 nm es una medida de longitud. Pero sumamente pequeña: un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro. O la millonésima parte de un milímetro.

Simplificando, podemos decir que representa el tamaño de los transistores de los que se compone un procesador. Las nuevas APUs Ryzen™ Mobile 4000 de AMD, por ejemplo, contienen hasta 9.800 millones de transistores, nada menos.

Y, como veremos en el siguiente apartado, reducir el tamaño de los transistores de los que se compone un procesador es muy importante. De hecho, la evolución de las tecnologías de fabricación ha ido materializándose en tamaños de transistores (nodos) cada vez más pequeños. Desde 10 micras en 1971 hasta los 7 nm de 2019, se ha reducido el tamaño en un factor de escala de más de 1.400.

En la actualidad, reducir el tamaño de los transistores es una tarea cada vez más compleja a medida que se llega a escalas cercanas al tamaño de los átomos individuales de los que se componen materiales como el silicio, que es el “ingrediente” principal de un transistor. En el caso de AMD, se ha adelantado al resto y ha conseguido pasar con su arquitectura Zen de los 14 nm en 2017 a los 7 nm en 2019.

Para qué sirven: qué utilidad tienen por encima de los 10 o los 14 nanómetros

Reducir el tamaño de los transistores con los que se fabrican los procesadores tiene ventajas importantes. Los procesadores se “imprimen” sobre obleas de silicio sumamente puras usando procesos litográficos similares al proceso de revelado de una foto. Se hace incidir luz UV sobre las obleas y las partes del silicio no sensibilizadas se eliminan, mientras que las otras permanecen, creando la estructura electrónica de los chips.

En cada oblea se litografían cientos de procesadores con miles de millones de transistores cada uno. Ten en cuenta que las obleas son muy caras de fabricar, por lo que cuantos más procesadores “quepan” en cada una, menor precio se podrá establecer para cada procesador unitario. Si se usan transistores más pequeños, cabrán más procesadores en cada oblea porque estos también habrán reducido su tamaño manteniendo el mismo número de transistores. Las obleas suelen tener un diámetro de 30 cm.

Otra forma de beneficiarse de un menor tamaño de transistores es añadiendo más componentes sin aumentar el número de transistores. Así, AMD puede usar múltiples núcleos de CPU ㄧhasta 8 incluso para procesadores para portátilesㄧ, junto con chips gráficos avanzados sin que ello implique tener que aumentar el tamaño de los procesadores.

Ventajas y beneficios para los procesadores y GPU

Si nos centramos en los procesadores propiamente dichos, encontramos que el uso de la tecnología de fabricación de 7 nm permite ofrecer productos de alto rendimiento a un precio muy competitivo. Ya sea en procesadores para equipos de sobremesa, portátiles o tarjetas gráficas, el uso de la tecnología de 7 nm es clave para posicionarse en un mercado donde los usuarios buscan buen rendimiento, buen precio y buen comportamiento en sus ordenadores.

En el caso de los portátiles, es decisivo también para brindar diseños delgados y ligeros sin sacrificar el rendimiento o la autonomía. Y en los equipos de sobremesa se valora igualmente que los componentes no se sobrecalienten o no sea mandatorio usar sistemas de refrigeración ruidosos o complicados de instalar y mantener.

Mayor rendimiento

Los 7 nm de los procesadores con arquitectura Zen 2 permiten integrar más cores o núcleos. De este modo, tenemos procesadores de hasta 64 núcleos físicos en la familia AMD Ryzen™ Threadripper. O 16 en el Ryzen™ 9 3950X. Incluso 8 núcleos físicos en el procesador AMD Ryzen™ 7 4800U para portátiles delgados y ligeros, así como 2 en 1.

Al mismo tiempo, es posible aumentar la velocidad en megahercios a la que funcionan los procesadores. Al menos, mantener una velocidad “turbo” más alta durante más tiempo.

Menor calentamiento

La tecnología de 7 nm hace que los procesadores se calienten menos. Es posible usar voltajes menores, por lo que se necesita menos potencia en vatios para que el rendimiento sea igual al de un procesador con tecnología de 10 o 14 nm.

Es de especial interés en los portátiles, donde el comportamiento térmico de los procesadores es clave para maximizar el rendimiento y evitar que sea incómodo trabajar con el equipo. O para reducir el ruido de los ventiladores.

Mayor autonomía

En los ordenadores portátiles es factible mantener el nivel de rendimiento usando menos energía. Es decir, los procesadores fabricados con tecnología de 7 nm son más eficientes en general que los fabricados con 10 nm o 14 nm. Y a menos energía consumida, mayor duración de la batería de los portátiles.

Menor precio

AMD, usando tecnología de 7 nm, es capaz de obtener más chips a partir de cada oblea que se litografía en las “fabs” de TSMC, que es la compañía que fabrica sus procesadores, tanto las CPU, como las GPU, como las APU con CPU y GPU en el mismo chip, que son las que se usan en los portátiles.

A más chips en cada oblea, menor precio es posible definir para cada procesador si se compara con la economía de escala que se maneja con tecnologías de 10 nm o 14 nm.

Como hemos visto, las ventajas de reducir el tamaño de fabricación de los microprocesadores en escalas que la mayor parte de nosotros somos incapaces de imaginar son, paradójicamente, enormes.