¿Qué es el die del procesador? Conoce esta parte vital de la CPU

Todos los procesadores tienen una die, pero es importante saber qué tiene que ver con nuestra CPU. En esta ocasión, profundizamos en su entendimiento para ampliar nuestros conocimientos.

Vemos esta palabra en casi todas las noticias sobre procesadores AMD o Intel; de hecho, es algo que vemos antes por medio de filtraciones. Realmente, sabes lo que es, pero no relacionas este término con su concepto real. Por ello, te enseñamos a entender qué es y por qué es tan importante.

Qué es el die de la CPU

Podríamos definir die como la parte donde se encuentra todo el circuito y componentes internos del procesador. Está localizada debajo del IHS, siendo protegido por esta tapa exterior metálica, que es famosa por su función de transferir el calor de la CPU al disipador por medio de la pasta térmica.

Lo que veis en la imagen superior es una oblea de silicio, cada cuadrado corresponde a un die de un procesador, la cual es cortada posteriormente con láseres. Una sola molécula de polvo puede cargarse el die, así que os imaginaréis cómo de herméticas están estas salas. Cada die se coloca en una PCB y es cubierta por el IHS.

Cómo se organiza un die

En cuanto a la PCB (o sustrato), está cubierta de contactos, ya que los pines se utilizaban en las CPUs más antiguas. Ahora, los pines los vemos en el socket de la placa.

Veamos qué vemos si hacemos zoom esta oblea de silicio. Lo que veis en la imagen inferior está ampliado a nivel microscópico, y se utilizan distintos colores para destacar ciertas funciones o áreas. Salvo filtración o imagen del fabricante, normalmente tenemos acceso a la diapositiva que examina cada parte del die: iGPU, núcleos, controlador de memoria I/O, caché, etc.

Habéis supuesto bien, el die es organizado por bloques, y cada bloque tiene asignada una función determinada: los gráficos integrados, la potencia o frecuencia, etc. En la imagen superior veréis un procesador bastante básico con 4 núcleos, pero vamos a comparar con un die más actual.

Lo que veis abajo es un Ryzen 7 1800X, aunque es del 2017, es una distribución mucho más moderna de la que vemos arriba. Podéis ver que la gama AMD Ryzen se caracteriza por distribuir sus 8 núcleos en 2 zonas diferencias (4 + 4) y por no incorporar iGPU.

Para que veáis cómo ha avanzado la tecnología en este aspecto, observad las diferencias que se aprecian. Comparando los dos dies que hemos puesto, el de Intel es de 2008 aproximadamente, mientras que el de AMD es de 2017, son casi 10 años más.

El die de Nehalem mide 296 mm² y tiene 4 núcleos, mientras que el del Ryzen 7 1800X mide 213 mm² y tiene 8 núcleos y 16 hilos. Es decir, el chip de 2008 es más grande y tiene menos núcleos.

Haciendo una comparación más moderna, el i9-9900K tiene un die de 177 mm², albergando 8 núcleos y 16 hilos. Por otro lado, el Ryzen 9 3900X viene con un die de 74 mm², teniendo 12 núcleos y 24 hilos. Así que, ya veis, la tendencia es construir dies cada vez más pequeños.

Puede que os preguntéis por qué se organizan de esta manera. Al fin y al cabo, los fabricantes tienen que aprovechar el área del die lo máximo posible, aunque AMD distribuya sus núcleos en 2 grupos, por ejemplo.

En los extremos siempre veremos las conexiones I/O, o el controlador de memoria, así como interconectores. Después, la memoria caché siempre está próxima a los núcleos. La teoría dice que cuanto más área se tenga, más funcionalidades se pueden añadir al die.

¿Por qué los dies modernos son más pequeños?

Por la contracción del proceso o, en inglés, die shrink, que se refiere a la reducción de escala de los dispositivos semiconductores (transistores, en su mayoría). Dicho en otras palabras, cada die se fabrica en un proceso de litografía, conforme más avanzado sea este (menos nm), más pequeño será el die. Por tanto, un die de 7 nm tendrá menos área que otro de 14 nm.

La expresión inglesa «shrinking a die» hace referencia a crear un circuito idéntico usando un proceso de fabricación avanzado, el cual supone un nodo más avanzado.

Las diferencias de tamaños que hemos visto se saldaban en que el procesador Nehalem venía en un proceso de 45 nm, mientras que el Ryzen 7 tenía un proceso de 14 nm. Más tarde, hemos usado la comparativa del i9-9900K y el Ryzen 9: el primero tiene un proceso de 14 nm, mientras que el segundo está fabricado en 7 nm. De ahí, que los dies de AMD tengan menos mm².

Normalmente, un proceso más avanzado en el die va a traer mejoras como un aumento de rendimiento y un menor consumo. Aunque el die sea más pequeño, sigue teniendo todo lo que necesita una CPU: núcleos, controlador de memoria y caché.

Así, se entienden mejor las críticas de muchos usuarios a Intel porque ésta sigue fabricando procesadores en 14 nm, mientras que AMD ofrece 7 nm en sus chips Zen 2 y Zen 3. Aunque las CPUs Intel consuman más energía, dan un magnífico resultado en gaming, estando Comet Lake-S por delante de Zen 2.

Sin ánimo de entrar en polémicas, las críticas tienen que ver más con las dificultades que tiene Intel para conseguir chips con un proceso más avanzado. En 2021, veremos los 10 nm SuperFin de Intel en escritorio, así como se empezará a introducir en 2022 los 7 nm. Mientras tanto, AMD pasará a los 5 nm en 2021-2022.

Esperamos que os haya sido de utilidad esta información. Si tenéis alguna duda, podéis comentar más abajo.

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