| Artículos | 01 ABR 1999

¿Quiere un PC por 45.000 pesetas?

Tags: Histórico
Hace un par de meses, Matsushita Electrics inició la carrera de los superprocesadores con la creación de un prototipo que funcionaba con una frecuencia de reloj de 1.000 MHz (o lo que es lo mismo, 1 Gigaherzio). Ahora, AMD se le une con la próxima aparición en el mercado del AMD K7, que trabajará también a 1 Gigaherzio. Pero los fabricantes de procesadores no van a para ahí, y en los próximos meses veremos la aparición de nuevos chips que superarán esta velocidad.
Para lograrlo, se utilizan las últimas tecnologías disponibles aplicadas a una serie de factores entre los que destacaremos la longitud del canal del semiconductor, la movilidad, la temperatura y la densidad de corriente.
Longitud del canal del semiconductor. La reducción de escala conlleva la disminución de los tres parámetros geométricos L (longitud), W (anchura) y D (espesor). Cuanto más corto (en longitud) sea el transistor, más rápidamente puede operar.

Siendo “L” la longitud de canal, “m” la movilidad y “V” la tensión aplicada.
Señalar que, cuanto más pequeño sea L, más rápidamente reaccionará el transistor. Esta relación se hace más patente por el hecho de estar el parámetro L elevado al cuadrado. Actualmente se trabaja sobre una tecnología de 0,18 micras, cuando lo normal en un procesador de 200 MHz son pistas de 0,25 micras.
- Movilidad (m). La movilidad no es otra cosa que un parámetro que nos indica la facilidad que tienen los electrones para desplazarse por un medio (semiconductor en nuestro caso). Una mayor movilidad, implica que los electrones tienen una mayor facilidad para moverse, con lo cual los tiempos de respuesta disminuirían. Si observamos la fórmula anterior, podemos deducir que para obtener buenos tiempos de respuesta en un circuito integrado es conveniente que sus materiales tengan una alta movilidad (si m aumenta el tiempo de respuesta t disminuye).
- Temperatura. Partiendo de la base de que los semiconductores tienen una mejor movilidad a temperaturas más bajas, nos podemos imaginar cómo influirá este parámetro. La mayoría de los PC simplemente utilizan un disipador de calor en conjunción con un ventilador, cuyo funcionamiento es similar al del radiador de un coche. En cambio, para los nuevos equipos, se están diseñando verdaderos refrigeradores miniaturizados, que mantendrían el procesador a una temperatura varios grados bajo cero. Por ejemplo, para el K7 de 1.000 MHz, AMD ha confiado el desarrollo del dispositivo refrigerador a Kryotech, que desarrollará un sistema que permita enfriar el procesador hasta los 40 grados bajo cero.
- Densidad de corriente “J”. La densidad de corriente “J”, queda definida como la corriente “I” que pasa por una sección determinada “A”.

La importancia de este parámetro radica en que trabajando con tecnologías submicrónicas, los espesores no se pueden disminuir en la misma proporción que reducimos otras dimensiones (longitud, anchura), ya que empezaríamos a padecer los problemas de la electromigración, que no es otra cosa que electrones arrancando los átomos de los metales que encuentran a su paso, especialmente el aluminio utilizado en los contactos.
Hace varios años IBM abrió una nueva línea de investigación utilizando cobre, que tiene una resistividad mucho menor y permite una densidad de corriente (J) mayor, pero por diversos motivos la tecnología de entonces no permitía aprovechar todo el potencial del cobre, y las investigaciones se paralizaron, hasta ser retomadas actualmente. De hecho, procesadores como el AMD-K7, por ejemplo, está siendo diseñado con tecnología de cobre.
Si pensamos un momento en un ordenador con un procesador que trabaje a 1.000 MHz, tenemos que tener en cuenta muchos detalles, que probablemente estemos pasando por alto, como por ejemplo:
- Si existen procesadores de 1.000 MHz, es posible que anteriormente hayan existido procesadores de 900 MHz, que podrían ser causa de interferencias con la telefonía digital GSM900 (Airtel y Movistar), que también trabaja a 900 MHz. Amena trabaja con GSM1800, a una frecuencia de 1.800 MHz.
La telefonía GSM funciona transmitiendo paquetes de información que representan décimas de segundo de una conversación, por lo cual, si alguien efectuara una llamada con un teléfono GSM900 cerca de un ordenador creando interferencias y sin el correcto apantallamiento electromagnético, el usuario del móvil sufriría la pérdida ocasional de algunos paquetes GSM, lo cual se traduciría en una pérdida de décimas de segundo en dicha conversación.
- Conociendo esta sencilla fórmula:

podemos calcular que el periodo de una señal de 1.000 MHz es de 1 microsegundo.
Si multiplicamos el periodo anteriormente calculado por c (donde c vale 300.000 km./segundo), obtenemos que la longitud de onda vale 30 centímetros.
¿Qué implica esto? Pues sencillamente, que si nos situamos a más de 30 centímetros de distancia de la salida de un circuito que esté emitiendo señales digitales (unos y ceros) a una frecuencia de 1.000 MHz, no podemos saber exactamente qué está emitiendo dicho circuito en ese instante.
Por otro lado, si la frecuencia de operación del bus externo se acerca a la frecuencia interna del procesador (frecuencia de reloj), la lógica síncrona en la que se basan estos sistemas deja de tener sentido. Por ello hay que recurrir a algún tipo de lógica asíncrona, y en este caso la solución viene de la mano de Theseus Logic Inc. con su NCL (NULL Convention Logic).

NCL: NULL Convention Logic
NULL Convention Logic™ (NCL™) es un nuevo tipo de «lenguaje» desarrollado por Theseus Logic Inc. para representar y diseñar electrónica digital. Básicamente consiste en prescindir de los relojes y sus correspondientes circuitos de sincronismo, y de esa manera permitir un diseño más directo, rápido y eficiente de los sistemas digitales.
Mientras que la lógica booleana (unos y ceros) está universalmente considerada como la base del diseño de los circuitos digitales, también es cierto que ésta posee ciertas limitaciones como los circuitos en altas frecuencias. La lógica booleana no tiene en cuenta determinados factores como, la situación de un circuito lógico. Simplemente no puede considerar si un circuito (o un simple transistor) está listo para que se le introduzca un dato, o si su salida es válida y definitiva y no de carácter temporal.
El diseño de circuitos de reloj, así como el de los sistemas de distribución de dichas señales de reloj, y sus correspondientes circuitos de sincronización ocupan aproximadamente el 50% del coste de diseño, el 25% del coste de fabricación y el 40% de la energía consumida por un sistema digital.
NCL resuelve todos los problemas incluidos anteriormente, añadiendo otras ventajas tales como la posibilidad de interconectar diferentes chips con total eficacia, o la posibilidad de variar el voltaje de entrada mientras funciona de 0,5 voltios a 9 voltios, permitiendo controlar la energía consumida a voluntad. Además se garantiza que los circuitos con tecnología NCL funcionarán entre -55 y 125 grados centígrados, con lo cual nos permitirá enfriar mucho los circuitos, y además nos proporcionará un margen de seguridad en caso de un recalentamiento de bastantes grados.
Como mues

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