Chip-binning, o por qué Intel, apple y AMD están lanzando líneas de procesadores débiles
La mayoría de los usuarios experimentados de ordenadores probablemente tienen experiencia con el overclocking de sus ordenadores. Al fin y al cabo, existe una gran tentación de aumentar la frecuencia del procesador o del chip de vídeo y así mejorar su rendimiento. A veces la fortuna favorece y puedes conseguir una aceleración importante. Pero los escépticos son capaces de enturbiar un poco la alegría alegando que tienes un chip troceado en tus manos.
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¿Qué son los procesadores de binning?
La propia palabra bin significa «cubo». Pero, ¿qué tiene que ver tu nuevo chip, que funciona incluso un poco mejor de lo previsto, con un defecto conocido? De hecho, la causa está en la propia tecnología de los componentes electrónicos.
El término «binning» se refiere a la categorización de los componentes, incluidos los procesadores, los chips gráficos y los chips de memoria, según criterios de calidad y rendimiento. La fabricación moderna de chips implica el uso de procesos de fabricación muy complejos. La base son los discos de silicona ultrapura, que se recubren con capas de componentes.
Para garantizar que el producto final sea exactamente como se anuncia, se necesitan herramientas y material de la máxima calidad. Además, las instalaciones de producción están protegidas en la medida de lo posible del polvo y los empleados llevan trajes de protección para evitar que las partículas microscópicas de su piel o su pelo lleguen a los materiales o al equipo.
El resultado es una placa redonda acabada, que es muy cara. Su estructura en forma de panal se asemeja a una oblea. La placa se corta con diamante en cristales acabados, y las piezas del borde se convierten inmediatamente en residuos. Su cuota puede oscilar entre el 5% y el 25% de la superficie total.
La oblea de 11,8 pulgadas (300 mm) del procesador Intel Core de 9ª generación
Los cristales restantes se montan en placas de circuito y se colocan en la caja, proporcionando un disipador de calor si es necesario. Así nacen los procesadores que conocemos. Pero ahora es el momento de probarlos y seleccionarlos.
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Procesadores lentos = procesadores rápidos defectuosos
Hay varios bloques clave en un procesador moderno: núcleos, memoria caché, controladores de memoria, núcleo de vídeo y otros. Se ha creado una arquitectura para toda la familia. Pero, ¿hay otras obleas creadas para producir los modelos más jóvenes? Desde luego que no, simplemente no es rentable. El fabricante tiene ciertas normas para el rendimiento de cada procesador.
Si un chip no funciona tan bien como debería durante una prueba, uno o varios bloques se apagan. El resultado es un procesador ligeramente más lento. Cuantos más bloques se desactiven, más lento será el procesador.
Por ejemplo, una matriz Intel Core i9 puede dar lugar a casi dos docenas de modelos que funcionen a diferentes frecuencias, con distinto número de núcleos, niveles de disipación de calor, GPU desactivada o no. De hecho, todas estas fichas son selecciones de la gama alta y no han sido probadas. Así se obtienen las líneas de procesadores i7, i5, i3, etc:
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¿Por qué ocurre esto?
El fabricante entiende que ni la tecnología ni los materiales pueden ser 100% perfectos. Es casi imposible conseguir la perfección absoluta de una oblea. Cuando se trabaja en el rango nanométrico, empiezan a revelarse accidentes y ruidos que no podemos ver. Y una mota de polvo es un verdadero desastre. Y los defectos no siempre son visibles. Por ejemplo, una parte del chip puede estar simplemente más caliente que la otra. La placa de circuito impreso se comprueba antes de cortarla y se marcan las zonas problemáticas. Y tras el corte y el remontaje, los procesadores se vuelven a probar.
En la fase de prueba de esfuerzo dura, los chips funcionan a una tensión determinada con una frecuencia base. Se comprueba cuidadosamente cuánta energía consume el procesador y cuánto calor genera. Esto revela qué componente cumple los parámetros establecidos y cuál no. Algunos chips necesitan más voltaje y otros se calientan más. También hay algunos que no pueden pasar las pruebas en absoluto. Los chips que ya han sido marcados como defectuosos también se comprueban para ver qué bloques siguen siendo válidos.
Como resultado, toda la producción útil se divide en diferentes grupos. Los chips que contienen se diferencian entre sí por sus capacidades. Este proceso de clasificación se denomina construcción de virutas. Por ejemplo, si en un procesador de seis núcleos de gama alta uno de ellos parece estar defectuoso, entonces se apaga él o un par de núcleos a la vez. Así nace un procesador de cuatro núcleos de gama baja. El fabricante planifica la arquitectura del chip con antelación para poder desactivar ciertos bloques y obtener un modelo junior.
Eso es lo que ha hecho apple con el lanzamiento del nuevo procesador M1. Si miras las especificaciones del MacBook Air 2020, verás que la versión de 256 GB del portátil tiene una GPU de 7 núcleos, mientras que el dispositivo de 512 GB tiene una de 8 núcleos: el binning en acción.
Curiosamente, a veces los vendedores se involucran en el «chip binning». A veces, la demanda de un determinado modelo barato supera la demanda de un modelo más caro presentado en exceso. Entonces, el fabricante simplemente desconecta una parte de los bloques de trabajo conocidos en un procesador de gama alta, convirtiéndolo en un modelo «chatarra». Y el comprador ni siquiera sabe que ha recibido inicialmente una ficha mejor. Por supuesto, está preparado para funcionar a frecuencias más altas y genera menos calor. Ha habido casos en la historia en los que incluso por software, los usuarios han conseguido desbloquear núcleos y bloques de computación adicionales. Por ejemplo, un Athlon X2 5000 de doble núcleo podía obtener dos núcleos más, y un Athlon II X3 con un núcleo Deneb/Rana obtenía un aumento de la memoria caché además del núcleo extra. Estos casos son inspiradores, pero hoy en día esa «magia» es casi imposible debido a las limitaciones de hardware del fabricante.
Después de haberte maravillado con las capacidades de overclocking de tu procesador, ahora entenderás por qué es así. La clasificación es un requisito previo para la fabricación de chips modernos. Y tu procesador será exactamente como se anuncia, pero, con suerte, podrá mostrar un poco más.
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