Ponen los 14nm de Intel y los 7nm de TSMC cara a cara bajo microscopio: ¿menos es mejor?

El overclocker y youtuber der8auer ha visitado Tescan, un importante fabricante de microscópicos electrónicos, teniendo la oportunidad de comparar cara a cara los nodos de 14nm de Intel y 7nm de TSMC. Concretamente, los usados en una CPU Intel Core i9-10900K y AMD Ryzen 9 3950X, respectivamente. ¿Cuáles habrán sido sus averiguaciones? Veámoslo.

¿Cuál será la diferencia visual entre los 14nm de Intel y los 7nm de TSMC usados por AMD? ¿De qué nos sirve hablar de nanómetros?

El proceso de fabricación de semiconductores como nuestras CPUs de ordenador se basa en intentar reducir al máximo posible el tamaño de los transistores, para así maximizar su densidad y eficiencia. Esto plantea grandes retos para las denominadas «fundiciones» de semiconductores, que son quienes diseñan los procesos de fabricación y los fabrican.

Un ejemplo de fundición es Intel, que más bien es un fabricante «pleno» de semiconductores, pues diseña el producto, el nodo y lo fabrica al completo. Su competidor en CPUs, AMD, es un denominado fabricante «fabless», es decir, diseñan el producto pero se fabrica por una fundición usando uno de sus nodos.

Pues bien, los procesadores Intel de escritorio llevan desde 2015 fabricándose bajo nodos de 14 nanómetros, si bien a cada generación los han ido mejorando (si no me equivoco vamos por 14nm++++). mientras que AMD empezó sus procesadores Ryzen usando los 14nm de la fundición GlobalFoundries, pasando luego a «12nm», y usando ahora los 7nm de TSMC.

¿Tiene AMD un proceso de fabricación con transistores el doble de densos que Intel? Lo primero y más fundamental es aclarar que los nanómetros de un procesador son, desde hace años, algo que no está estandarizado, cada fabricante denomina a su proceso según le parezca, 14nm no significa que la longitud de los transistores sea esa, ya que hay muchísimas mediciones distintas a tener en cuenta. Así que los nm prácticamente solo sirven para indicar mejoras o avances.

La interesante comparación de Der8auer

El overclocker tuvo que cortar un Intel Core i9-10900K y un AMD Ryzen 9 3950X y su interior para poder conseguir las imágenes, en un proceso de extrema complejidad y precisión. Para hacer las comparaciones, recurrieron a la caché de nivel 1 (L1), ya que es la parte que más se parecerá entre las dos CPUs. Si hubiiese intentado comparar en los núcleos, por ejemplo, las diferencias serían abismales.

Como veis, los parecidos en tamaño son evidentes, con un ancho de la puerta de cada transistor de 21.4nm en el caso de TSMC y 24nm en el de Intel.

La cuestión es que juzgar si uno es mejor que otro por esta única medida es estúpido, daos cuenta de que los transistores FinFet son de una gran complejidad tridimensional, no hay una sola medición que nos permita afirmar la superioridad de uno sobre el otro.

Una conclusión fundamental: los nanómetros no son comparables entre distintas fundiciones

Teniendo en cuenta todo lo dicho, la conclusión a la que llegamos es que no podemos comparar directamente nodos de fabricación de distintas fundiciones. Incluso si evitamos hablar de los «casi arbitrarios» nanómetros, es peligroso establecer comparaciones como la densidad de transistores.

Por ejemplo, los 10nm que usa Intel en portátiles pueden albergar unos 90 millones de transistores por milímetro cuadrado, al igual que los 7nm de TSMC. Eso no implica que los nodos sean igual de buenos, ya que hay demasiado en juego: optimización del proceso, tipo de transistor usado, arquitectura de los propios chips, etc.

Podemos, en todo caso, pensar en forma de estimación o hablar de los casos más concretos: por ejemplo, nadie negaría que está más que demostrado que los 14nm de Intel son mucho más capaces que los 14nm o 12nm que usa AMD con GlobalFoundries en CPUs Ryzen anteriores.

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Un ejemplo muy claro de este «juego de los nanómetros» está en los Ryzen de 2ª generación, donde el proceso que usaban era una mejora sobre los 14nm de GlobalFoundries inicialmente llamada 14nm+, pero luego renombrada a 12nm.

La complejidad de estos procesos es tremenda, y solo nos quedan dos opciones viables: o comparamos aspectos concretos entre distintas fundiciones y teniendo en cuenta diferencias de arquitectura, o nos limitamos a comparar entre una misma fundición.