¿Por qué las CPU y GPU son rectangulares o cuadradas y no redondas?

Estamos acostumbrados a que en cada filtración o cada vez que se presenta un nuevo chip, ya sea CPU o GPU, miramos el die y siempre vemos lo mismo: es rectangular o como mucho cuadrado. Si tiramos de historia veremos que apenas ha habido chips con formas fuera de estas, como redondas u ovaladas, con curvas. ¿Por qué los chips se fabrican así si provienen de obleas circulares?

Para entender esto tenemos que comprender algo que ya hemos explicado en otros artículo y en otras ocasiones, así que lo haremos de forma superficial: cómo se fabrica una oblea o dicho de una manera convencional, ¿de dónde vienen los chips?

Las obleas, su composición, su fabricación y forma tienen la culpa

Wafer de 300 mm (izquierda) y de 450 mm (derecha).

Cualquier semiconductor actual está hecho de un material muy concreto como es el dióxido de silicio, aunque incluye otros compuestos en menor medida es cierto, pero la base mayoritaria es esta.

Al compactarlo y girarlo a altas velocidades en unas tubas se obtienen las llamadas varillas de silicio monocristalinas, muy gruesas y largas, como un gran cilindro, las cuales luego se cortan en rodajas muy finas que son finalmente las obleas que estamos tan acostumbrados a ver.

Como es lógico y partiendo de un cilindro, las obleas al cortarlas son redondas, perfectas, pero lo serán más tras una serie de procesos muy complejos como la implantación de iones, galvanoplastia etc …

Y aquí llega lo interesante, porque esa oblea va a ser cortada en los chips que finalmente llegarán a los procesadores y tarjetas gráficas, por lo que en un principio y siendo redondas, el sentido común podría jugarnos una mala pasada y pensar que cortando los chips en la misma forma sería lo correcto, pero no, es más bien al contrario.

Más chips por oblea significa más rentabilidad y reducir costes

Wafer cortada en círculos

Una oblea redonda con los actuales procesos de fabricación a tan pocos nanómetros tiene que ser aprovechada al máximo, hasta su límite físico. Por lo tanto, la forma de conseguir sacar un mayor número de chips por cada oblea es cortarlos en formas rectangulares o cuadradas, dependiendo del chip y su estructura, los elementos que integre y su disposición en arquitectura.

Cortar un chip en forma redonda significa que entre cada círculo se desperdicia una superficie mínima, pero en el conjunto global es un porcentaje mucho mayor que cortar los chips con vértices. Si a esto le sumamos que cortar en círculos es más costoso que hacerlo en línea recta, pues tenemos todos los ingredientes para que la industria no diseñe chips circulares o con curvas.

Wafer chips

Es cierto que cortando los chips de forma recta se desperdician los bordes de las obleas, bien porque pille en mitad de un chip, o bien porque no se pueda sacar un chip completo. Pero en términos generales se sigue aprovechando porcentualmente más superficie en línea recta que en cualquier otra forma geométrica simple.

Podrían hacerse chips con otras formas geométricas que implicasen aprovechar mejor todavía cada oblea, el problema es el mismo que en el caso circular: costes. Los diseños serían mucho más complejos, el corte sería más complicado y en definitiva el precio de cada chip aumentaría, cosa que no queremos puesto que ya el de las obleas va disparado y es algo que repercute directamente en el comprador final.

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