Las próximas GPU de NVIDIA podrían recurrir a una avanzada tecnología del fabricante TSMC para rendir más y consumir menos

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Los usuarios estamos acostumbrados a que las compañías especializadas en el diseño de microprocesadores y procesadores gráficos incrementen el rendimiento y reduzcan el consumo de sus soluciones desarrollando la fotolitografía y la microarquitectura. Y sí, sin duda esta es una estrategia que ha demostrado su validez durante décadas. Sin embargo, estas dos herramientas no son las únicas que nos permiten incrementar las capacidades de los procesadores.

Una tercera opción menos conocida pero que también tiene un impacto importante en las características de un microprocesador es su empaquetado. Para comprender con claridad en qué consiste y cuál es su alcance es importante no confundirlo con la fotolitografía, por lo que merece la pena que repasemos brevemente qué son las tres herramientas que he mencionado hasta ahora y por qué condicionan de una forma tan marcada las prestaciones de la CPU y la GPU de nuestros ordenadores.

Microarquitectura, fotolitografía y empaquetado son conceptos asequibles

El primero de ellos, la microarquitectura, no es más que una implementación concreta de una arquitectura. Los procesadores para ordenadores de sobremesa y portátiles actuales utilizan la arquitectura x86-64 o x64, que es una extensión a 64 bits de la arquitectura x86 original utilizada desde finales de los años 70 del siglo pasado. Sin embargo, Sunny Cove, de Intel, y Zen 2, de AMD, entre muchas otras opciones, son dos microarquitecturas porque encarnan dos formas diferentes de diseñar un procesador compatible con la arquitectura x86-64.Los procesadores para ordenadores de sobremesa y portátiles actuales utilizan la arquitectura x86-64 o x64, que es una extensión a 64 bits de la arquitectura x86 original utilizada desde finales de los años 70

Esta compatibilidad garantiza que los sistemas operativos y las aplicaciones funcionarán correctamente en cualquiera de ellos, al margen de que hayan sido diseñados por Intel o AMD. Hay un símil culinario que puede ayudarnos a entender fácilmente la diferencia entre arquitectura y microarquitectura. De alguna forma la arquitectura es la receta que nos indica cómo debemos preparar un plato, mientras que la microarquitectura es la forma concreta en la que cada cocinero prepara su propia versión de ese plato, añadiéndole un toque personal que consigue que un mismo plato esté más o menos rico. Si cambiamos los platos por microprocesadores tenemos lo que buscamos.

Por otro lado, la fotolitografía es la tecnología de fabricación utilizada en la producción de un microprocesador. Condiciona características tan importantes como son el tamaño de los transistores, el espacio que separa a unos de otros o el tamaño de las puertas lógicas, y todos estamos familiarizados en cierta medida con este concepto debido a que oímos hablar con mucha frecuencia de los nanómetros que tiene una CPU o una GPU. Normalmente una tecnología de fabricación más avanzada tiene menos nanómetros que otra menos sofisticada, pero esta es una simplificación excesiva porque, en realidad, los nanómetros han sido tergiversados por los responsables de marketing de las empresas y ya no reflejan con tanta claridad como antes el desarrollo tecnológico de un circuito integrado.

El último concepto que nos falta por repasar es el empaquetado, que no es otra cosa que el componente que contiene al chip de silicio en cuyo interior están los transistores. El empaquetado también da soporte a las conexiones eléctricas que van a permitir al microprocesador comunicarse con el chipset de la placa base de nuestro ordenador, y, a través de este, con los demás elementos de nuestro PC.

La responsable de la microarquitectura es únicamente la empresa que diseña el microprocesador, como pueden ser AMD o NVIDIA. Sin embargo, en el empaquetado también interviene la compañía que se encarga de fabricar el microprocesador, que no siempre es la misma empresa que lo diseña. La relación que existe entre NVIDIA y TSMC ilustra a las mil maravillas esta situación debido a que la primera se responsabiliza del diseño de sus chips y la segunda del proceso de fabricación.

Las próximas GPU de NVIDIA podrían usar el empaquetado más avanzado de TSMC

Como acabamos de ver, NVIDIA es cliente de TSMC, una compañía taiwanesa especializada en la fabricación de semiconductores que también produce para AMD, Huawei, Apple o Qualcomm, entre otras empresas. TSMC ha desarrollado su propia fotolitografía y su empaquetado, que son las herramientas que le permiten materializar los diseños que le proponen sus clientes. De hecho, su empaquetado más avanzado, conocido como CoWoS (Chip-on-Wafer-on-Substrate), ya va por la cuarta generación y se prevé que a mediados de este año vea la luz la quinta.

NVIDIA utiliza el empaquetado CoWoS desde hace tiempo en sus procesadores gráficos para tarjetas con vocación profesional, como las Quadro o las Titan, por lo que entra dentro de lo razonable contemplar la posibilidad de que a medio plazo esta tecnología llegue también a sus procesadores gráficos para tarjetas de consumo. Un informe reciente de la publicación taiwanesa DigiTimes refleja que NVIDIA, Huawei y Xilinx serán los tres clientes de TSMC que apostarán durante 2020 con más contundencia por el empaquetado CoWoS, por lo que cabe la posibilidad de que este año esta tecnología llegue a las tarjetas gráficas de consumo.

Lo que no está claro es el impacto que este avanzado empaquetado podría tener en el precio de las tarjetas gráficas. En las soluciones profesionales no es crítico que una tarjeta sea más cara si una nueva tecnología permite incrementar sus prestaciones, pero en el mercado de consumo los incrementos de precio no suelen ser bien recibidos. De ahí que aún no podamos dar por hecho que CoWoS va a llegar a la familia GeForce RTX. Eso sí, las mejoras que introduce este empaquetado son muy jugosas y sería fantástico tenerlas en las tarjetas gráficas para el mercado de consumo: reduce sensiblemente el tamaño de la GPU, incrementa su ancho de banda y merma su consumo. Precisamente son tres áreas en las que cualquier mejora es bienvenida, y CoWoS podría depararnos sorpresas agradables en el futuro. Confiemos en que sea así.

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