¿Por qué los procesadores tienen pines y no un contacto plano?

¿Por qué los procesadores tienen pines y no un contacto plano?

Rodrigo Alonso

Tanto los procesadores de Intel como los de AMD tienen pines de contacto para poder «conectarse» al socket de la placa base. Cierto es que los procesadores AMD tienen pines físicos y el socket agujeros, mientras que los de Intel sí son planos -pero siguen teniendo pines-, estando esos pines físicos en el propio socket. En todo caso, ¿por qué no tienen un único contacto plano? Todo tiene su explicación.

Los procesadores de AMD tienen lo que se conoce como socket PGA, llamado así por el inglés «Pin Grid Array», mientras que los de Intel utilizan socket LGA, que viene del término «Land Grid Array». La diferencia entre ellos radica, hablando en términos básicos, en que los pines de contacto de los primeros están en el procesador, mientras que en los segundos están en el socket de la placa base, pero ambos utilizan precisamente eso, pines.

socket placa base

Hay un tercer tipo de socket, llamado BGA por Ball Grid Array que en este caso va soldado al socket, pero en todo caso también tiene ese mismo diseño a base de pines. Así pues, la pregunta es: ¿por qué no hay un único contacto plano entre el procesador y el socket?

Por qué los procesadores usan pines de conexión

Los motivos por los que los procesadores y los sockets a los que van conectados utilizan este sistema son varios, y el primero de ellos es que si hubiera un único contacto plano tanto en el procesador como en la placa base requeriría que uno y otro fueran perfectamente planos y que, además, fueran lo suficientemente resistentes para no sufrir deformaciones bajo ningún concepto.

Además de eso, sería necesario asegurarse antes de la conexión de que ambas superficies están perfectamente limpias, pues una simple mota de polvo podría arruinar la conexión.De no ser así, en cuanto hubiera la más mínima protuberancia o partícula entre ambos contactos, éste ya no sería perfecto y se producirían errores.

Procesadores LGA con pines

Pero los motivos físicos no son los únicos por los que los ingenieros siguen utilizando los pines de conexión en los procesadores, ya que hay otras circunstancias que deben tener en cuenta. Por ejemplo, el tener las conexiones separadas en pines permiten tener una mayor tolerancia a las temperaturas y la magnetorestricción, dado que cada pin está separado por un «trozo» de PCB que lo aísla de los que tiene al lado.

Aquí entra en juego el CTE, o coeficiente de expansión térmica. A medida que el procesador pasa de la temperatura ambiente a su temperatura de funcionamiento, los materiales individuales se dilatan a diferentes velocidades, causando tensión mecánica que se manifiesta como flexión del eje Z. Si fuera posible crear un procesador y un socket con un contacto único suficientemente plano, liso y limpio, aun así al calentarse se dilataría igualmente, al menos con los materiales que tenemos a nuestra disposición en la informática moderna.

En la medida de lo posible, cuando se diseña un procesador es deseable que las rutas eléctricas tengan una buena conductividad. La soldadura en los sockets BGA hace un trabajo bastante decente a este respecto, mientras que en los sockets PGA de AMD los pines entran a presión y generando fricción en unas mordazas, por lo que la conductividad es igualmente buena. En cuanto a los sockets LGA de Intel, tienen unos pines elásticos (que hacen efecto muelle o amortiguador) por lo que hacen un contacto casi perfecto con los contactos del propio procesador.

Volviendo al supuesto procesador y socket con un único contacto plano, esto sería un verdadero problema porque la más mínima imperfección en alguna de las dos superficies, la dilatación mecánica de los materiales o las propias vibraciones del motor del ventilador del disipador podrían crear inestabilidad. Recordad que cuando hablamos de procesadores lo que manejamos son elementos con micras de precisión.

Finalmente, para los ingenieros el crear procesadores con diferentes y numerosos pines distintos permite organizar mejor los diseños eléctricos, asignando por ejemplo a los pines de la periferia una mera función eléctrica mientras que otros pueden ser únicamente para datos, por poner un ejemplo.

Esencialmente, estos son los motivos por los que los procesadores siguen, y seguirán, teniendo pines de conexión en lugar de utilizar una única superficie plana para conectarse a la placa base.