ANTONIO LÓPEZ | Tungsteno
El “cerebro del ordenador” no tiene neuronas, pero sí millones de transistores en un espacio minúsculo, a través de los cuales fluyen los electrones. Es por eso que la creación del microprocesador supuso un reto tecnológico que requería además un proceso de construcción muy minucioso. Hasta los años 70, los componentes electrónicos de un procesador no se podían integrar en un único circuito para formar una CPU (unidad de control de procesos), pero en 1971, un ingeniero y físico italiano que se había formado en el corazón de Silicon Valley (venía de los Laboratorios de Investigación y Desarrollo en Fairchild Semiconductors) dio con la clave.
Federico Faggin se incorporó al equipo de Intel (por entonces una startup), donde desarrolló junto con Marcian Hoff y Stan Mazor el Intel 4004, el primer microprocesador del mundo en salir al mercado. Para ello, Faggin recurrió a una nueva tecnología de puertas de silicio que permitió multiplicar al doble el número de transistores que incluía el microprocesador, y aumentar su velocidad hasta cinco veces.
Un microprocesador es una pieza tan pequeña como fundamental en cualquier ordenador: un circuito microscópico con millones de transistores integrados que permite recibir información y dar órdenes (en lenguaje de programación) al resto de componentes. El Intel 4004 tenía 23.000 transistores y una capacidad de realizar hasta 60.000 operaciones. En la década de los 70, el mercado de microprocesadores crecía exponencialmente, con lo que llegó a estar saturado y envuelto en una guerra de precios con solo 10 años de vida. Sin embargo, la línea que ha trazado la historia de la innovación en materia de procesadores no es para nada recta, ni transparente.
En los años previos al nacimiento del Intel 4004, la industria de semiconductores de Silicon Valley tenía la ambición de integrar varios circuitos en un solo chip. No es de extrañar que, en este contexto, el desarrollo de la tecnología militar tomase la delantera al procesador comercial. Un ejemplo de esta historia paralela es el MP944, un microprocesador desarrollado en 1968 por Steve Geller y Ray Holt, que diseñaban un sistema integrado de control para el caza Tomcat F-14 de la Armada de los EE. UU desde la empresa Garret AiResearch. Su trabajo fue considerado información clasificada por la marina estadounidense hasta que, en 1998, tras largos años de litigio, Ray Holt consiguió que lo desclasificaran.
La tecnología de puertas de silicio permitió por primera vez fabricar a larga escala circuitos integrados de alta velocidad, bajo coste y fiables. Crédito: Intel.
El futuro y el fin de la Ley de Moore
Uno de los fundadores de Intel cuando Faggin se unió al equipo era Gordon Moore, que también había trabajado en Fairchild Semiconductores, donde había sido director de Investigación y Desarrollo. Una observación de Moore dio lugar a la famosa ley que lleva su nombre: "la complejidad de los circuitos integrados se duplicaría cada año con una reducción de costo conmensurable".
Lo cierto es que desde los primeros procesadores con 4 bits, hasta los actuales procesadores con 64, varios núcleos y velocidades de varios gigahercios, han pasado menos de 50 años. Sin embargo, muchas son las voces que sostienen que los principios de esta ley han tocado techo, pues el número de transistores de un microprocesador por sí solo ya no ofrece un aumento exponencial de su capacidad y se requieren innovaciones audaces, que vayan más allá de los materiales y planteamientos del sistema original. Por ejemplo, un equipo de investigadores de la Universidad de Eindhoven está experimentando con los fotones para transportar los datos en un procesador. ¿Tendrán los circuitos mixtos (ópticos y electrónicos) el potencial necesario para desafiar al propio Moore?
Nuevos materiales como los nanotubos de carbono, más resistentes y eficaces, se perfilan como sustitutos al silicio para el desarrollo de los microchips del futuro Crédito: Universidad de Stanford.
Para salvar algunas de las limitaciones que impone el diseño de los microprocesadores tradicionales, los científicos también exploran nuevos materiales como los nanotubos de carbono o el GaN, un elemento diseñado a la carta en el laboratorio que permitirá seguir miniaturizado los chips. Mucho más eficaz y resistente a las altas temperaturas que el silicio que se ha utilizado en los últimos 50 años, el GaN podría dar el impulso definitivo a tecnologías tan prometedoras como el 5G.
Aunque sea complicado trazar el árbol genealógico de los microprocesadores y su futura descendencia, lo que está claro es que esta innovación tecnológica, además de integrar circuitos ha permitido integrar la electrónica en los hogares de todo el mundo pues hoy, “los chips de chips”, son un elemento prácticamente ubicuo.
