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Computación

Los chips del futuro perderán velocidad para consumir menos energía

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La ley de Moore para los chips de silicio está empezando a agotarse y los nuevos enfoques buscan la eficiencia frente al aluvión de dispositivos conectados que avecina internet de las cosas

  • por Katherine Bourzac | traducido por Teresa Woods
  • 09 Febrero, 2016

Échate a un lado, silicio. Intel, el fabricante de chips más importante del mundo, se está preparando para emplear alternativas a la tecnología que ha dominado la computación durante más de 50 años. El director de la división de Tecnología y Fabricación de la empresa, William Holt, dijo la semana pasada que para que los chips sigan mejorando, Intel tendrá que empezar a emplear unas tecnologías fundamentalmente nuevas.

Holt dijo que Intel aún no sabe qué nueva tecnología de chip escogerán, aunque, sea cuál sea, tendrá que empezar a dar servicio dentro de cuatro o cinco años. Sí señaló dos candidatos: unos dispositivos conocidos como transistores de efecto túnel y una tecnología llamada espintrónica. Ambos requerirían grandes cambios en el diseño y la fabricación de los chips, y probablemente se emplearían en conjunto con transistores de silicio.

Las nuevas tecnologías citadas por Holt no ofrecen ninguna ventaja en relación a la velocidad sobre los transistores de silicio, lo que sugiere que los chips podrían dejar de mejorar al ritmo al que se ha acostumbrado la industria tecnológica. Las nuevas tecnologías sí podrían, por otra parte, mejorar la eficiencia de los chips, algo muy importante para muchas de las principales aplicaciones de hoy, como la computación en la nube, los dispositivos móviles y la robótica.

Durante su ponencia en la Conferencia Internacional de Circuitos Sólidos en San Francisco (EEUU), Holt afirmó: "Vamos a observar unas importantes transiciones, la nueva tecnología será fundamentalmente distinta".

Foto: Un procesador Intel.

Hace décadas que la industria de los chips ha sido regida por la ley de Moore, formulada por el cofundador de Intel Gordon Moore en 1965. Esta ley se ha convertido en sinónimo de la continua y rápida mejora de las capacidades de los ordenadores. Moore propuso que las empresas deberían duplicar el número de transistores de una determinada zona dentro de los chips cada dos años para seguir fabricando unos chips con un rendimiento cada vez mayor sin que se disparen los costes. Intel y otros han producido procesadores con un creciente número de transistores de silicio más pequeños y baratos para cumplir con esa predicción. Al mismo tiempo, la eficiencia energética de los transistores ha mejorado mucho. Juntas, esas tendencias han habilitado el desarrollo de superordenadores y portátiles, smartphones y coches autónomos.

Holt dice que aguantarán este ritmo durante dos generaciones más, unos cuatro o cinco años, y para entonces los transistores de silicio medirán tan sólo siete nanómetros de largo.

Una de las dos tecnologías que mencionó Holt, los transistores de efecto túnel, parece encontrarse lejos aún de la fase comercial, aunque DARPA y el consorcio de la industria Semiconductor Research Corporation están financiando investigaciones sobre los dispositivos. Se aprovechan de las propiedades mecánicas cuánticas de los electrones que dañan el rendimiento de los transistores convencionales y que se han convertido en algo cada vez más problemático según se han empequeñecido los transistores.

Foto: Los circuitos de un procesador Intel.

Los dispositivos espintrónicos se encuentran más cerca de la producción comercial, y hasta puede que lleguen al mercado el próximo año. Representan los bits digitales al conmutar entre dos estados codificados distintos de una propiedad mecánica cuántica de unas partículas similares a los electrones, denominadas espines. El ingeniero eléctrico de la Universidad de California en Los Angeles (EEUU) Kang Wang, que trabaja en la espintrónica, dice que los comentarios de Holt se corresponden con sus propias expectativas de que esta técnica haga su aparición dentro de algunos chips de memoria de consumo bajo durante el próximo año, quizás dentro de unas tarjetas gráficas de gran potencia.

Toshiba anunció el año pasado que había desarrollado un conjunto de memoria espintrónica experimental que consumía un 80% menos de energía que SRAM, un tipo de memoria de alta velocidad.

Sin embargo, tanto los transistores de efecto túnel como la espintrónica tienen desventajas más allá del hecho de que requerirían una reingeniería radical de los procesos de fabricación de Intel. Encoger el tamaño de los transistores de silicio para mantener viva la ley de Moore ha hecho que las generaciones sucesivas de chips sean más potentes y consuman menos energía. Pero ninguna de las dos nuevas tecnologías puede procesar datos con la misma rapidez que los transistores de silicio. "Las mejoras puramente tecnológicas más prometedoras que podemos hacer aumentarán la eficiencia energética pero reducirán la velocidad", afirmó Holt.

Esto sugiere que la ley de Moore, tal y como la hemos conocido, puede estar llegando a su fin. Pero Holt mantiene que las mejoras continuadas en la eficiencia energética, no en la potencia computacional bruta, resultan más cruciales para las cosas que les pedimos hacer actualmente a los ordenadores.

"Especialmente con internet de las cosas, el enfoque se desplazará desde las mejoras de velocidad a unas dramáticas reducciones de consumo", explicó Holt. La energía representa un reto para todo el espectro de la computación. La huella de carbono de los centros de datos operados por Google, Amazon, Facebook y otras empresas está aumentando a un ritmo alarmante. Y los chips requeridos para conectar muchos más objetos domésticos, comerciales e industriales desde tostadoras hasta coches a internet tendrán que utilizar tan poca energía como sea posible para resultar viables.

Computación

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