Hablemos de chips: ¿Qué tan difícil es diseñar uno de última generación?

Publicado el 22 Sep 2022

mediatek dimensity 9000 chip

La respuesta a esta pregunta es muy sencilla: extremadamente difícil. De hecho, es tan difícil que se asegura que la ingeniería requerida para crear un chip que utilizamos todos los días es más compleja que la utilizada para los cohetes que llevaron al hombre a la Luna. Los chips son uno de los componentes más cruciales en nuestra sociedad actual y por la que pasan todos los datos con los que interactuamos día a día.

Existe un chip por dentro de cada teléfono inteligente, de cada computador, de cada Tablet, de cada automóvil moderno, de cada televisor o monitor, de cada electrodoméstico moderno, de cada centro de datos. Las aplicaciones de los chips modernos son demasiadas para enumerar, pero pese a su abundancia, su creación es uno de los procesos más avanzados y demandantes que existen.

Primero, una perspectiva

A lo largo de toda la historia de la humanidad, por lo general tendemos a notar la complejidad de las grandes obras de arte o de la ingeniería. La Torre Eiffel, por ejemplo, inspira los corazones de las personas que viajan a París. De la misma forma, elementos como la exploración espacial también inspiran las mentes de muchas personas que miran con expectativa los lanzamientos de cohetes año tras año.

Es difícil no ver un lanzamiento de un cohete y preguntarse por la dificultad detrás de todo. Los cohetes deben estar equipados con cientos de sensores que regulan la quema del combustible segundo a segundo, mientras que otros regulan la trayectoria y hacen ajusten en la marcha en menos de 1 segundo. Esto, además, sin hablar de los equipos  avanzados que transportan y que por décadas han ayudado a la exploración espacial.

Sin embargo, si bien esas grandes máquinas son fáciles de ver, la genialidad de los chips modernos es una todavía invisible para muchos. Detrás de un chip como el Dimensity 9000 de MediaTek se esconden no solamente miles de millones de transistores 100.000 veces más delgados que un cabello humano, sino también todas las herramientas que están impulsando actualmente la digitalización de nuestros entornos.

Un chip, por lo general, tiende a tener un tamaño bastante pequeño de apenas algunos centímetros dependiendo de la aplicación. Los chips móviles de MediaTek, por ejemplo, suelen no superar los 2 centímetros, mientras que otros como el RTX 3090 de Nvidia supera los 6 centímetros. Sin embargo, la meta sigue siendo la misma: extraer tanto rendimiento como sea posible de los miles de millones de transistores dentro del chip.

Evolución permanente

Cuando hablamos de chips estamos hablando también de un proceso de manufactura atómico. A esta escala, los ingenieros que desarrollan estos chips están lidiando con una multitud de problemas que no existen en ninguna otra industria. Si bien existen chips dedicados a tareas específicas, como los chips gráficos de Nvidia o AMD, MediaTek crea chips denominados SoC –System-on-a-chip–. Estos SoC están pensados como un paquete entero.

Dentro de un SoC podemos encontrar, por ejemplo, no solamente los módulos de CPU, sino también la unidad gráfica, los controladores de entrada y salida, la memoria Ram e incluso los módems Wi-Fi, 4G y 5G. Además del problema de hacer caber todos estos componentes en menos de 2 centímetros, existen varios problemas electrónicos de interferencia, voltajes e interrupciones en la señal.

Respecto a esto, Lee Wien Liang, director de la división de diseño de MediaTek en Singapore, explica: “Esto lleva inevitablemente a que los circuitos analógicos se enfrenten a un rango dinámico reducido y a un mayor ruido del circuito, lo que provoca problemas de integridad de la señal y dificultades para cumplir las especificaciones de rendimiento”. Además, añade que hay que tener en cuenta interferencias externas, tales como la temperatura ambiente y otras señales.

Además de tener que lidiar con esto, los chips no solamente deben funcionar, sino que deben ser los mejores chips fabricados para poder mantener competitividad con los nombres más grandes en la industria de los semiconductores. Si todo esto suena difícil es por lo es, y poder tener un chip en nuestras manos con tales capacidades no dejará nunca de ser un milagro de la ciencia aplicada.

Una industria que crece

Pese a la complejidad tan gigantesca, lo cierto es que la industria de los semiconductores crece con pasos gigantes y representa algunas de las mayores inversiones que compañías y gobiernos están haciendo a nivel mundial. Fabricantes como TSMC e Intel han acelerado la construcción de plantas para la manufactura, mientras que diseñadores como MediaTek se enfocan en exprimir la mejor potencia de los chips que crean.

De la misma forma, la industria está siempre en la búsqueda constante de talentos para seguir apoyando la digitalización del mundo entero. MediaTek, de la mano con nombres como TSMC e Intel, desde ya están trabajando para traer siempre lo mejor de la conectividad al mundo entero.


Imagen principal: MediaTek

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Sebastián Romero Torres

Filósofo de formación y geek empedernido. Amante de los videojuegos, la tecnología, la música y el espacio.

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