Diseño físico de los microprocesadores

Escrito por Rafa Morales el 17 Mayo 2019
Microprocesador

Los microprocesadores son circuitos integrados que están formados internamente por un chip de silicio y un empaquetado exterior con conexiones eléctricas.

 

Diseño interno del microprocesador

La litografía es la tecnología de fabricación de los componentes internos del microrpocesador. Consiste en un proceso muy complejo en el que se "dibujan" los transistores sobre una oblea de silicio (leer más).

El tamaño de un transistor es tan pequeño que sería imposible verlo sin microscopio. Se mide en nanómetros (1 milímetro = 1.000.000 nanómetros o también 1 nanómetro = 10-9 metros). Encontramos procesadores cuyo tamaño de transistores son:

  • 65nm

  • 45nm

  • 28nm

  • 22nm

  • 14nm

  • 10nm

  • 7nm

En 1965, el cofundador de Intel, Gordon Moore, tuvo una visión de futuro. Su predicción, conocida popularmente como la Ley de Moore, plantea que el número de transistores de un chip se duplica cada dos años. Hasta los años 90 la predicción fue acertada, pero en esa década la evolución se detuvo, seguramente por el monopolio de Intel en la fabricación de microprocesadores que hizo que no tuviera competencia. Por suerte en el año 2000 se reanudó de nuevo dicho aumento en el número de transistores. En el siguiente artículo se puede ver un vídeo donde se muestra la evolución del número de transistores a lo largo de los años (leer más).

 

Diseño externo del microprocesador

Los circuitos del microprocesador se recubren de una protección de plástico o cerámico y se empaquetan con una serie de conexiones eléctricas que sirven para recibir energía y la transmisión de datos.

Este empaquetado (package) también se conoce como zócalo (socket). Existen los diferentes grupos, que coinciden con los explicados en la placa base:

  • PGA (Pin Grid Array): Consiste en un cuadrado de pines que se insertan en el socket de la placa base. Actualmente obsoleto.

Socket PGA

De David Monniaux - CC BY-SA 3.0

 

  • ZIF (Zero Insertion Force): Se trata de una evolución del PGA, pero sigue la misma filosofía en la que el microprocesador posee pines que se insertan en el socket de la placa base. El socket posee una palanca para fijar el microprocesador y que éste no se salga.

Socket procesador ZIF

 

  • BGA (Ball Grid Array): En este caso tenemos en lugar de pines existen unas bolitas cobre que se sueldan directamente a la placa base. Elimina cualquier posibilidad de ampliación o sustitución del microprocesador.

Socket procesador BGA

 

  • Slot: Totalmente diferente a los anteriores. Se trata de una tarjeta rectangular que utiliza contactos (y no pines como los anteriores) para la transmisión de datos y electricidad. Se ayuda de unas pestañas de sujeción laterales para que no se mueva. Está obsoleto, sólo lo utilizó Intel en los microprocesadores Celeron, Pentium II y Pentium III.

Socket procesador Slot

 

  • LGA (Land Grid Array). Este zócalo sigue la filosofía del ZIF, pero en esta ocasión los pines se encuentran en la placa base en lugar de estar en el microprocesador, mientras que el microprocesador contiene huecos en su parte inferior donde éstos se insertarán. De esta manera se evita que se dañen los pines del microprocesador. Es el más actual de todos los zócalos.

Socket procesador LGA

 

Fabricación del microprocesador

En el vídeo podemos ver el proceso de fabricación de un microprocesador.

Fabricación del microprocesador