¿Cómo afecta el aumento del coste de los chips a la gama baja del PC?

¿Cómo afecta el aumento del coste de los chips a la gama baja del PC?

Josep Roca

Construir chips es cada vez más caro, los márgenes son cada vez más bajos y la unión de las dos cosas hará que muchos fabricantes de ordenadores se muevan hacía el uso de componentes venidos del mercado de los dispositivos PostPC como son las tablets, smartphones y demás tipos de dispositivos que utilizan hardware similar con tal de construir nuevos tipos de ordenadores.

Una de las particularidades de las diferentes gamas de cada producto no es solo la capacidad para llegar a diferentes niveles adquisitivos, sino que cada gama se plantea de manera distinta, siendo la gama alta la que tiene un nivel de demanda más bajo, pero con mayor nivel de beneficios y la gama baja del mercado la que tiene un mayor volumen pero con márgenes extremadamente bajos.

El aumento de los costes de fabricación en los chips junto al empuje de los dispositivos PostPC pueden terminar en la creación de un nuevo tipo de PC en la gama baja del mercado, reemplazando por completo a los PCs en lo que al hardware interno se refiere, no así en funcionalidad.

El «Fin» de la Ley de Moore como motor de los cambios en la gama baja

Ley de Moore hardware pc

La Ley de Moore nos dice que cada cierto tiempo la cantidad de transistores en un área determinada se duplica, permitiendo procesadores y sistemas más complejos.

En los últimos años hemos oído a hablar de la muerte de la Ley de Moore, esta afirmación se debe al producto de alinear la afirmación de la Ley de Moore con el coste por transistor, el cual ha ido aumentando de tal manera que el coste por área no se ha mantenido intacto o ha bajado sino que ha subido.

Esto provoca que si un fabricante tiene un presupuesto por chip se encuentra con que el área que puede utilizar bajo el mismo coste es menor, a no ser que decida subir los precios, lo cual es contraproducente para la gama baja del mercado que ya se mueve con márgenes

Ya se están notando las consecuencias en el diseño de procesadores

Con tal de utilizar procesadores con un menor tamaño, tanto Intel como AMD, las cuales han decidido tomar caminos distintos para paliar el aumento del coste por área en sus nuevos procesadores.

En AMD la solución ha venido separando los núcleos de las CPUs y sus caches de lo que es el resto del procesador, Northbridge y Southbridge, colocando todos los elementos en una configuración MCM.

En Intel la solución ha venido de separar solo el Southbridge, pero en una configuración 3DIC, como se ha podido ver en Lakefield, en el que tenemos todas las interfaces de E/S en un chip aparte.

El nacimiento de un nuevo tipo de ordenador

Oblea

Para entender el motivo por el cual la cantidad de dispositivos PostPC camuflados como ordenadores van a aparecer en los años siguientes, hemos de entender un fenómeno que no es otro que el aumento del tamaño de los chips no solamente saca menos chips por oblea, sino que cada uno de esos chips tienen un porcentaje mayor de resulta fallidos que los de menor tamaño.

Los dispositivos PostPC utilizan SoCs con un área que no suelen pasar los 120 mm2, lo cual es un tamaño mucho menor que los SoCs para PC, así como de las CPUs y GPUs que solamos utilizar en nuestros PCs, lo que los hace sumamente atractivos de cara a querer mantener los costes bajos.

Con el aumento del coste por mm2 en las obleas, esto lleva a que el PC en la parte más baja del mercado este condenado a desaparecer, ya que los márgenes van a ser mucho menores, pero los SoCs para smartphone tampoco pueden cubrir las necesidades en lo que a la capacidad de conectividad de periféricos que tienen los PCs.

El futuro basado en Chiplets no solo es para el PC

Chiplet MCM

En una entrevista concedida por Alex Katouzian de Qualcomm, hablo de la separación de sus SoCs en varios chip, lo que se conoce como una configuración basada en chiplets, lo cual es interesante por el hecho que Qualcomm no fabrica procesadores para PC.

Es una muy buena pregunta, mira, pienso que aún tendrán que pasar unos pocos años. Y deja que te de una analogía, ya sabes, pero puedes hacer una comparación con los paneles solares. Digamos que tienes una eficiencia del 100% o estás cercano a lo que estas gastando. Podrías añadir más paneles, pero entonces entrarías en rendimientos decrecientes. En lo que la tecnología (de fabricar chips) pienso que aún nos quedan unos cuantos años hasta que no podamos integrarlo todo en un SoC.

Obviamente, el área del chip empieza a crecer, pero la reducción del tamaño de los transistores no puede seguir el ritmo del crecimiento de la funcionalidad. Pero, como dije, la eficiencia de reutilizar un proceso (o nodo de fabricación) o una versión modificada del mismo nos está dando algo de capacidad, así que pienso que aún pasarán unos cuantos años para que podamos pensar en separar el chip de tal forma que tenga sentido para nosotros hacerlo por partes.

Lo otro que tienes que tener en consideración es que estáis hablando de un sistema heterogéneo en un chip, lo cual significa que hay partes del chip que dependen de otras para operar. No es tan simple como decir, voy a quitar los gráficos aparte y los pondré en otra parte, o quitar la CPU y colocarla en otra parte. Estamos en el proceso de estudiarlo, pero diría que qué en tres o cuatro años, nuestra arquitectura cambiará, pero aún tenemos unos pocos años antes de que esto ocurra.

Estás declaraciones de Qualcomm son importantes por el hecho que podemos pensar de entrada que debido al menor tamaño de los SoCs para dispositivos PostPC entonces existe un margen para crear SoCs más grandes, pero no parece que este vaya a ser el camino que tomarán ya que el planteamiento será separar parte de la funcionalidad de los SoCs para dispositivos PostPC en un chip aparte.

Dispositivos Post-PC con la capacidad de expansión de un PC

Dispositivos PC PostPC

Si tuviéramos que escoger las diferencias entre un dispositivo PC y un dispositivo Post-PC fuera del uso del set de registros e instrucciones ARM en un lado y el x86 en otro, la respuesta clave estaría en la capacidad de expansión de los diferentes tipos de dispositivos.

Por ejemplo un PC portátil puede necesitar varios puertos USB, alguna que otra salida de video e incluso puertos para expandir la capacidad de almacenamiento. Esto significaría tener que construir un nuevo SoC, el cual tuviese esas interfaces. En cambio sí se separa el Southbridge del resto del chip, esto les permite a los fabricantes de SoCs para dispositivos PostPC replantear sus SoCs para utilizarlos en PCs de muy bajo consumo sin tener que crear otro modelo de chip.

Lo que abre la puerta a un nuevo tipo de dispositivos, los cuales son dispositivos con procesadores PostPC pero con la capacidad de expansión de un PC portátil o un AIO, todo ello gracias a la separación del Southbridge del SoC. Dichos dispositivos se colocarán en la parte más baja del mercado y serán producto del aumento del coste de las obleas que hace tiempo que se está produciendo.

Pero también podemos llegar a ver ordenadores con un Southbridge complejos que permitan varios puertos PCI Express por ejemplo, lo más seguro bajo protocolo CXL, esto hace posible el uso de tarjetas gráficas dedicadas en este nuevo tipo de ordenadores.

¿El fin de los ordenadores con x86 en la gama baja del PC?

ARM Laptop

Con todo lo explicado arriba, esta claro que la gama baja en el caso del PC tiene la espada de Damocles encima. Una de las cosas que muy probablemente vamos a ver en unos años tanto por parte de Intel como por parte de AMD, son procesadores híbridos entre x86 y ARM, estos serán procesadores que tomarán el código escrito para x86 y lo reinterpretarán en código ARM haciendo uso de unidades especiales para ello.

Dichos procesadores no harán la reinterpretación de manera continua, sino que durante la instalación de una aplicación lo que hará uno el coprocesador encargado del interprete será traducir el código a ARM, no lo hará de manera tan eficiente como una compilación directa.

La clave es que el coprocesador encargado del interprete puede ser añadido no como parte de la unidad principal sino como parte del Southbridge aparte.