Una guía para principiantes sobre los términos del procesador

Una CPU Intel Core i7-8700 en una placa base.

Las revisiones de la CPU son complicadas. Antes incluso de llegar a los puntos de referencia de rendimiento, debe navegar por un laberinto de términos, como silicio, matriz, paquete, IHS y sTIM. Eso es mucha jerga con poca explicación. Definiremos las partes clave de una CPU que más comentan los entusiastas de las PC.

Tenga en cuenta que esto no pretende ser un análisis profundo, sino más bien una introducción a la terminología común para los fanáticos de la CPU en ciernes.

Empiece con Silicon

Hace más de 10 años, Intel compartió los conceptos básicos de cómo crea sus procesadores, desde las materias primas hasta el producto terminado. Usaremos este proceso como un marco básico mientras miramos el componente clave de una CPU: el dado.

Se está formando un montón de arena, un lingote de silicio caliente y un lingote de silicio gris.

Lo primero que necesita una CPU es silicio. Este elemento químico es el componente más común de la arena. Intel comienza con un lingote de silicio y luego lo corta en discos delgados, llamados obleas.

Luego, las obleas se pulen hasta obtener una «superficie lisa como un espejo», ¡y luego comienza la diversión! El silicio se transforma de una materia prima en una potencia electrónica.

Las obleas de silicio obtienen un acabado fotorresistente. Luego, se exponen a la luz ultravioleta, se graban y obtienen otra capa de fotorresistente. Finalmente, se rocían con iones de cobre y se pulen. Luego se agregan capas de metal para conectar todos los pequeños transistores que existen en la oblea en este punto. (Como mencionamos anteriormente, aquí solo cubrimos lo básico).

Ahora, llegamos al punto que nos importa. Se prueba la funcionalidad de la oblea. Si pasa, se corta en pequeños rectángulos llamados troqueles. Cada dado puede tener múltiples núcleos de procesamiento, así como un caché y otros componentes de una CPU. Después de cortar, los troqueles se prueban nuevamente. Los que pasan están destinados a los estantes de las tiendas.

A Comet Lake Silicon muere en morados, azules y naranjas.La matriz de silicio para un procesador Intel Core de décima generación.

Eso es todo lo que es un dado: una pequeña pieza de silicio cargada con transistores que es el corazón de cualquier procesador. Todas las demás partes físicas ayudan a que esa pequeña pieza de silicio haga su trabajo.

Pero, aquí está el truco: dependiendo del procesador que obtenga, una CPU puede tener una o varias matrices de silicio. Un dado significa que todos los componentes del procesador, como núcleos y caché, están en esa única pieza de silicio. Varias matrices tienen material de conexión entre ellas.

No hay una manera fácil de saber con certeza si una CPU en particular tiene matrices únicas o múltiples. Depende del fabricante.

Intel es famoso por usar un solo dado para sus procesadores de consumo. Esto se llama diseño monolítico. La ventaja de un diseño monolítico es un mayor rendimiento, ya que todo está en el mismo dado y hay poca demora en la comunicación.

Sin embargo, es más difícil hacer avances cuando tienes que empacar transistores cada vez más pequeños en el mismo tamaño de silicio. También es más difícil producir troqueles individuales que funcionen con todos los núcleos encendidos, especialmente cuando hablamos de ocho o 10 núcleos.

Un gráfico que muestra varios AMD CCX conectados en matrices completas.El diseño de un procesador AMD Threadripper que utiliza varios CCX.

Esto contrasta con AMD. La compañía fabrica algunos procesadores monolíticos, pero su serie de escritorio Ryzen 3000 usa chiplets de silicio más pequeños, que actualmente tienen cuatro núcleos en el silicio. Estos chiplets se denominan complejo central o CCX. Están empaquetados juntos para hacer un Core Complex Die (CCD) más grande. Ese CCD es lo que cuenta como un dado en el lenguaje de AMD. Son varios pequeños chips de silicio que están conectados para crear una CPU en funcionamiento.

Los procesadores AMD también tienen una matriz de silicio separada de los CCD llamada matriz de E / S. No entraremos en detalles de eso aquí, pero puede leer más sobre esto en este Artículo de junio de 2019 de TechPowerUp.

Dado lo complejo que es crear matrices de silicio en funcionamiento, obviamente es mucho más fácil crear una unidad más pequeña de cuatro núcleos, en lugar de una sola matriz con 10 núcleos.

El paquete de CPU

Una vez que el dado está terminado, necesita ayuda para hablar con el resto del sistema informático. Por lo general, esto comienza con un tablero verde pequeño, a menudo denominado sustrato.

Si le das la vuelta a una CPU completa, la parte inferior de la placa verde tiene contactos dorados (o pines, según el fabricante). Esos contactos o pines encajan en el zócalo de una placa base y permiten que la CPU se comunique con el resto del sistema.

Volviendo al interior de nuestro procesador, todavía no hemos cubierto el molde de silicio. El componente principal aquí es el material de interfaz térmica o TIM. El TIM mejora la conductividad térmica (importante para el enfriamiento de la CPU). Por lo general, se presenta en una de dos formas: pasta térmica o sTIM (material de interfaz térmica soldado).

El material TIM puede variar entre generaciones de CPU del mismo fabricante. Nunca puede saber realmente qué tiene una CPU en particular a menos que lea las noticias de la CPU o abra («delid») un procesador terminado usted mismo. Por ejemplo, Intel usó pasta térmica desde 2012 hasta 2018, pero luego comenzó a usar sTIM en sus procesadores Core de novena generación de rango superior.

En cualquier caso, estas son las piezas que componen el paquete: el troquel, el sustrato y el TIM.

Una representación de un procesador AMD Ryzen.Un render de una CPU AMD Ryzen. La marca está impresa en el IHS.

Finalmente, en la parte superior del paquete, hay un esparcidor de calor integrado, o IHS. El IHS distribuye el calor de la CPU a una superficie más grande para ayudar a reducir la temperatura de la CPU. El ventilador de la CPU o el enfriador de líquido disipa el calor acumulado en el IHS. El IHS generalmente está hecho de cobre niquelado. El nombre de la CPU está impreso en él, como se muestra arriba.

Eso concluye nuestro recorrido por la CPU. Nuevamente, la matriz es el trozo de silicio que contiene los núcleos del procesador, las cachés, etc. El paquete incluye el troquel, PCB y TIM. Y, finalmente, también tienes un IHS.

Hay mucho más que eso, pero estos son los aspectos esenciales en los que las noticias y revisiones de la CPU tienden a centrarse.

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