Cómo la movilidad está afectando a la industria de los chips

La industria de los chips para la dispositivos móviles (smartphones, tablets y sus intermedios) indudablemente ha avanzado a pasos agigantados, pero éste avance y el incremento cada vez más marcado de nuestra necesidad por dispositivos más pequeños y con menos consumo de energía están haciendo la tarea un poco más difícil.

La semana pasada Qualcomm anunció que tenía algunos problemas de capacidad para producir la cantidad necesaria de chips para dispositivos móviles, algo que se irá haciendo común mientras se mantenga la forma en la que se fabrican los semiconductores e incrementa la movilidad de nuestras demandantes vidas. Pero aquí ya no hablemos de la ley de Moore (El número de transistores en los chips se duplicarían aproximadamente cada 18 meses), sino de cómo la demanda por mayor rendimiento, menor consumo de energía y tamaños más pequeños provocarán cambios en la industria de los procesadores.

Tradicionalmente, los chips se fabrican mediante un proceso que involucra materiales de estratificación en la parte superior de una placa de silicio. Estos materiales se acumulan en los transistores, puertas y otras formaciones que permiten a un programa de computadora leer los unos y ceros del lenguaje digital y los convierten en información como un tweet, una fotografía o un video. Durante décadas, los ingenieros han logrado impulsar más transistores en un chip por la disminución de la cantidad de espacio entre ellos.

Por ejemplo, los chips de Qualcomm de 28 nanómetros sólo tienen 28 nanómetros de canales entre los transistores en el chip. Eso es aproximadamente mil veces más pequeño que el ancho de un cabello humano. Históricamente, la reducción de la distancia entre los transistores permitió un mayor rendimiento con un menor consumo de energía. Es la forma en la Ley de Moore sigue avanzando. Sin embargo, mientras más pequeños los canales más difícil la fabricación. El costo de las herramientas utilizadas para construir chips más pequeños aumenta a medida que crece la cantidad de chips defectuosos. Éste es un punto que podría limitar el desarrollo.

Y si la industria golpea una pared ¿Ahora qué?

La industria de los chips está muy consciente de que está a punto de golpear una pared y todo el mundo, desde Intel hasta nuevas empresas, han estado trabajando en soluciones. Es por eso que el año pasado Intel mostró sus transistores 3-D. Esta es una nueva forma de hacer transistores que ayuda a resolver algunos de los problemas que surgen de anchos de canal más pequeños – un avance que Intel ha estado trabajando durante 10 años. Otros grandes jugadores en la industria de los chip, como IBM, ARM y muchas de las fundiciones más importantes que hacen que los chips de terceros, tienen un diseño diferente.

Las empresas han estado trabajando variaciones del transistor 3-D  llamado FinFET, pero el proceso de construcción de un transistor de 3-D multigate es difícil, y los chips hechos con éste diseño tienen más defectos. Un proveedor de placas de silicio francés llamado Soitec dijo la semana pasada que había diseñado una placa especial que ayudará a prevenir defectos en FinFET. Éstas van a costar un poco más, pero Steve Longoria, vicepresidente senior de desarrollo global de negocios estratégicos en Soitec explica que ahorrará dinero a los fabricantes de chips al requerir un menor número de adaptaciones en el proceso de fabricación y mejorar el número de piezas utilizables que salen de la línea de fabricación.

Pero falta algo más

El camino hacia FinFET es largo, así que para cerrar la brecha entre la actual tecnología de fabricación Siotec también está ofreciendo una placa que puede ayudar a que los transistores tradicionales quepan en tamaños más pequeños. ST-Ericsson es uno de los primeros en utilizar las placas. ST Ericsson señala que ha podido incrementar el rendimiento en un 40 por ciento, mientras disminuye el consumo un porcentaje igual. Este es el tipo de tecnología de Qualcomm podría también aprovechar.

Otra solución es cambiar el proceso en sí mismo. La iniciativa SuVolta está tratando ésto con una nueva forma de fabricación de chips, así como propiedad intelectual acerca de cómo se fabrican los chips. El método de SuVolta funciona mejor para sistemas integrados en un chip que puedan agrupar múltiples funciones y núcleos en una sola pieza de silicón.

Intel está rediseñando el transistor. IBM y fundaciones múltiples también están rediseñando el transistor. Siotec está construyendo una nueva placa de silicón  para IBM y sus socios. Y SuVolta está tratando de rehacer el proceso utilizado para fabricar chips. Hay un montón de otras actividades realizadas por la industria de fabricación de chips  y por nuevas empresas que están repensando el diseño global de chips.

La industria de los chips debe adaptarse para ofrecer el rendimiento que necesitamos en sobres de baja potencia, y las soluciones a problemas que van de “arrancar y reemplazar” opciones como la computación cuántica a los esfuerzos descritos anteriormente. Todo esto ayudará a contrarrestar todo lo que demandamos de nuestros dispositivos móviles. Mientras tanto, la creciente complejidad de los chips esta orillando a las empresas a buscar nuevos métodos de fabricación.

Fuente: Gigaom