¿Qué vas a ver aquí?
El procesador, microprocesador o CPU (Unidad Central de Procesamiento) es el cerebro del ordenador. Si deseas tener más claros algunos de los conceptos y términos que abundan en las reviews de estos componentes, esta guía te resultará de interés. Más allá de los datos de rendimiento del procesador, te explicaremos las partes de la CPU en las que los geeks de la informática se fijan más.
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¿Qué es la CPU?
La CPU es un componente electrónico que se fabrica en un chip de silicio y que va instalado sobre la placa base —parte a donde se conectan todos los componentes del ordenador— a través de un conector o socket.
Los ordenadores personales actuales pueden tener CPUs de hasta 16 núcleos o cores. Cada uno de esos núcleos puede completar una tarea de forma independiente del otro.
El silicio de la CPU: de la arena hasta las obleas
Una CPU requiere silicio. Como curiosidad, este elemento químico es el segundo más frecuente en la corteza terrestre, solo superado por el oxígeno. El silicio se encuentra en la arena, sobre todo en el cuarzo.
Silicio purificado
El silicio se tiene que purificar hasta alcanzar la calidad de Silicio de Calidad Electrónica. Es decir, pasa a ser un silicio idóneo para fabricar semiconductores. ¿Qué pureza tiene? Según Intel, el Silicio de Calidad Electrónica solo puede tener un átomo extraño (que nada tenga que ver con el silicio) por cada mil millones de átomos de silicio.
Una vez se obtiene silicio purificado, éste se derrite, dando lugar a lingotes de silicio.
Obleas
El fabricante de microprocesadores coge los lingotes de silicio, y los corta en rodajas para conseguir discos de silicio individuales. Estos discos se llaman obleas (en inglés, wafers).
Las obleas se pulen hasta lograr una superficie tan lisa como un espejo, y ya tenemos un componente de altísimo valor.
¿Qué viene después? Las obleas reciben un acabado fotoresistente. Después, se exponen a luz ultravioleta (UV), son grabadas (se crean diversos patrones de circuito en cada capa del microprocesador), y reciben otra capa fotoresistente.
A continuación, las áreas expuestas de la oblea de silicio se rocían con iones, que se aceleran a una velocidad de más de 300.000 kilómetros por hora.
Finalmente, se añaden capas de metal para conectar los diminutos transistores que a estas alturas hay en la oblea.
Solo falta un paso. La oblea se testea. Y, si recibe luz verde, se trocea en rectángulos pequeños llamados dies o pastillas. ¡Ahora ya tenemos una parte básica del microprocesador!
¿Qué es el ‘die’ o pastilla?
El die o pastilla es un componente, como hemos visto, hecho de silicio y equipado con circuitos. En este pieza se halla el circuito integrado del procesador.
Estas pastillas o dados son la unidad de procesamiento en sí, que puede contener varios núcleos o cores. Por tanto, podemos decir que la pastilla es el corazón o parte clave de la CPU.
¿Una CPU con varias pastillas?
Según qué procesador tengas, la CPU puede tener o una o múltiples pastillas de silicio. Si la CPU tiene una sola pastilla, significa que todos los componentes del procesador —núcleos, caché— se hallan en esa pieza hecha de silicio. En caso de que hablemos de múltiples pastillas, éstas piezas estarán conectadas entre ellas.
Intel tiende a utilizar una sola pastilla para sus procesadores en el mercado de gran consumo. Es lo que denominamos diseño monolítico. La ventaja de este diseño es que es más consistente: no hay desfases en las comunicaciones del componente, por lo que el rendimiento es mejor. La otra cara de la moneda es que se vuelve más difícil mejorar la tecnología cuando lo tienes que meter todo en la misma superficie de silicio.
En la línea de procesadores Ryzen 3000, de AMD, las pastillas son CCD (Core Complex Die). Se trata de varios chips de silicio diminutos que se conectan para crear una CPU.
El paquete de la CPU: sustrato y TIM
La pastilla, por sí sola, poca cosa puede hacer. Necesita ayuda para hablar con el resto del ordenador, entre otras cosas. De modo que, ¿qué otras partes integran la CPU?
Sustrato
Para que la pastilla se comunique con el resto del sistema del ordenador, es necesaria una pequeña placa de color verde que se conoce como sustrato.
Si le das la vuelta a una CPU, la parte inferior de la plaquita verde tiene unos contactos dorados o unos pines. Esos contactos o pines encajan en el zócalo de la placa base, y permiten que la CPU hable con el resto del ordenador.
IHS
El difusor térmico integrado, o Integrated Heat Spreader, es una diminuta chapa de metal o pletina que cubre el procesador. Es útil en términos de protección y de refrigeración. Así, dispersa el calor que generan las pastillas. El IHS se encuentra en la parte superior del paquete de la CPU.
TIM
El TIM es la sigla en inglés de Thermal Interface Material, un componente clave. En castellano, lo podemos traducir como material de interfaz térmica.
Esta pieza está soldada entre el difusor térmico integrado (IHS) y la pastilla del procesador.
Con el TIM se consigue un intercambio térmico adecuado entre el IHS y el disipador térmico del ventilador. Esta parte del procesador mejora la conductividad térmica, lo que es básico para refrigerar el procesador.
Por una parte, el IHS dispersa el calor del procesador, para reducir su temperatura. Por otra parte, el ventilador de la CPU o el líquido refrigerante disipa el calor que se acumula en el IHS.
Finalmente, podemos destacar que el TIM se presenta de dos maneras: como pasta térmica o como sTIM (material de interfaz térmica soldado). Intel usa sTIM en sus procesadores de más alto rendimiento.
El procesador: piezas pequeñas ensambladas para grandes retos
La CPU, cuya evolución ha permitido la disponibilidad de ordenadores muy potentes, está hecha de todas estas partes minúsculas. La pastilla, recordemos, es el trocito de silicio que contiene los cores. Y el paquete del procesador incluye la pastilla, el sustrato, el TIM y IHS.
El desarrollo de los chips no se detiene. Ahora ya hablamos de SoC, o System on a Chip. Todo en un solo chip o circuito integrado, no solo la CPU. Es una tecnología que se usa sobre todo para smartphones.
Proceso de fabricación de un microprocesador
Para exponer los componentes clave de la CPU, nos han sido de ayuda las explicaciones que Intel dio en 2009 sobre cómo fabrica sus procesadores. ¡El proceso de fabricación de un chip es apasionante!