Toca contaros hoy la diferencia de tamaño real de las litografías que anuncian los grandes diseñadores y fabricantes de chips, el porqué sucede y algunos detalles bastante interesantes que dan pie a aclarar futuras entradas más complejas sobre esto. Litografía comercial y la real en el silicio.
– Los nanómetros (nm) reales y la historia
Desde hace varios años el mercado se regía por la famosa Ley de Moore, la cual explicada muy brevemente…. significaba que cada dos años los silicios duplicaban el número de transistores en un mismo espacio litográfico, reduciendo el tamaño de estos en consecuencia.
Esto era posible hasta determinado punto, puesto que el silicio es un material que lo permitía en aquellos tiempos porque sus límites teóricos estaban lejos aún para verse imposibilitado por esta “ley”. A día de hoy la Ley de Moore está muerta o agonizando si somos un poco optimistas y nos encontramos en un punto de inflexión o estancamiento de la tecnología de los semiconductores, donde todo avanza despacio hasta que encontremos un nuevo material semiconductor, o más bien consigamos su producción en masa a precios de mercado, porque propuestas reales ya tenemos algunas, aunque hace falta más I+D+I.
Mayormente durante todos los años atrás, la fundición de silicio que respetaba al nanómetro o incluso apretaba de más el tamaño de los mismos sin propaganda comercial era Intel, a día de hoy estancada tecnológicamente en el mercado de CPU y en el litográfico también, ambos estrechamente unidos.
– Que significa un nodo “menor” a vista del cliente
Cuando un cliente medianamente entendido compra un microprocesador moderno o GPU, cliente que conoce el mercado de manera entusiasta o está aprendiendo gracias a los sitios web de tecnología o foros… el nodo de fabricación de ese microprocesador entra en escena como una de las variables potenciales para atraer a nuevos entusiastas hacia un producto a la hora de comprar el mismo.
El tamaño si importa ahora que los tiempos han cambiado, aunque en el trasfondo de la cuestión es mucho más importante siempre el diseño eficiente del chip varias veces más que el proceso litográfico y tenemos varios ejemplos en el mercado para demostrarlo.
– Un nodo menor real y sus ventajas reales
Un nodo real menor a su antecesor en una arquitectura, en realidad no aporta más rendimiento por mejorar la arquitectura… esta solo puede mejorar con un re diseño o tirándola a la basura por una nueva (un ejemplo muy bueno lo vemos con las arquitecturas gráficas Vega y Navi, dos iteracciones litográficas a 7nm de TSMC pero con un resultado muy distinto en rendimiento).
Con un nodo menor lo que se consigue es una reducción de transistores y componentes en el silicio, lo que permite realmente esto es introducir más transistores en el mismo espacio que una iteracción anterior… o fabricar un silicio de menor tamaño y eficiente en consumo eléctrico, pero esto siempre dependerá más del diseño de la arquitectura, el nodo de fabricación solo acentuará la eficiencia de la misma.
– Lo que nos venden no suele ser lo que se anuncia
La litografía comercial y la real en el silicio son muy distintas a día de hoy. En esto colaboran tanto las marcas que diseñan los chips hasta las fundiciones que los crean a encargo por los diseñadores, jugando con esto para atraer la vista del cliente dependiendo de la fama en la eficiencia de las arquitecturas pasadas del diseñador mayormente y el mercado actual.
¿A que nos referimos con esto exactamente?, es muy sencillo… tenemos a AMD anunciando en grande que sus GPU y CPU están basadas en un nodo de 7nm por la fama que arrastran del pasado por ser GPU y CPU poco eficientes, pero luego tenemos a su homólogo NVIDIA que no tiene ni que nombrar en muchos casos el nodo de fabricación en los anuncios de sus GPU porque su diseño es eficiente mayormente y esto es muy conocido, pasando a ser el nodo de fabricación de sus tarjetas gráficas una coletilla de ventas en segundo plano, al igual que sus saltos litográficos en sus productos (suelen tardar más tiempo en reducir el nodo de fabricación de su tecnología en general).
Hay que recalcar que esto no es algo malo tampoco, es otra manera de vender y luego los precios de cada diseñador en el producto final, puede hacernos decantar mucho más por un diseño u otro dependiendo de nuestras necesidades, o incluso el diseño menor eficiente energéticamente tener una calidad/precio/rendimiento muy superior al homólogo de la competencia y decantarnos por este a la hora de comprarlo, etc…
– Averiguando el nodo real que nos venden
Para averiguar realmente la litografía comercial y la real en el silicio que estamos comprando en un producto, distinguir el salto tecnológico real de su antecesor o el resultado del mismo diseño pero de otras fundiciones, o simplemente para llegar a nuestras propias conclusiones, tenemos la llamada fórmula ASML.
ASML es uno de los fabricantes encargado de desarrollar la maquinaria y fabricarla de las principales factorías fotolitográficas del mundo.
Para paliar el problema de los anuncios “exagerados” litográficos comerciales, desarrollaron una fórmula pública para los desarrollos litográficos realizados con su maquinaria, consiguiendo averiguar realmente en que tamaño de nodo de fabricación está realizado el producto que estamos comprando.
– Formula ASML
Nodo Estándar = 0.14 x (CPHP x MMHP)0.67
– CPHP
Los transistores fabricados fotolito-gráficamente están formados por tiras de silicio conectadas a dos extremos por sus polos (tiras). Estas tiras son atravesadas por puertas lógicas que abren y cierran el transistor para permitir el paso de electrones por el mismo en ambos extremos.
La distancia de la tira de sus polos incluida la puerta lógica y los extremos de los polos es el “Connected Poly Pich“, dividiéndolo a la mitad obtendríamos el “Connected Poly Half Pitch” (CPHP) que necesitamos para realizar la formulación del tamaño real del nodo.
– MMHP
Minimum Metal Half Pitch. Trata de la distancia mínima conseguible entre las conexiones que conectan cada transistor o parte del transistor al resto del chip.
– Obtener estos datos para calcular el nodo real
Esto es algo más complicado puesto que los fabricantes y diseñadores no especifican esto en la información oficial de sus productos… aunque buscando por la web podemos dar con ellos de manera sencilla, además de que dependiendo de la fundición y el nodo utilizado, podemos extrapolarlo a todos los productos de otras compañías diseñados bajo el mismo nodo.
Un ejemplo muy sencillo es que AMD, NVIDIA y Apple suelen compartir nodos de TSMC. Si los tres productos de marcas distintas anuncian por separado que están fabricados a un nodo de 7nm DUV, podemos extrapolar de esto que usan el mismo tamaño de nodo porque estas compañías solo diseñan el chip a fabricar, externalizando la fabricación a Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC).
– Conclusiones
El hecho de que una compañía nos venda un nodo que en realidad es de otro tamaño no es algo malo, pero es cierto que en los últimos tiempos esto tiene mucho tirón comercial y lo adecuado es conocerlo, que realmente en muchas ocasiones el tamaño anunciado no es realmente el que se está anunciando y como podemos obtenerlo para sacar conclusiones, aunque como siempre hemos recalcado, el principal artífice de un buen chip es básicamente su diseño eficiente, no solamente el tamaño del nodo de fabricación.
