Angstroms vs Nanómetros: La Nueva Era en la Fabricación de Chips Liderada por Intel

La industria de los semiconductores está en un punto de inflexión. Durante décadas, el "nanómetro" fue el santo grial de la miniaturización. Ahora, Intel ha iniciado una audaz transición, adoptando el Angstrom (Å) como su nueva unidad de medida. Este cambio no es solo una estrategia de marketing; es la declaración de una nueva era tecnológica impulsada por innovaciones como RibbonFET y PowerVia. En TecnoRynxo, desglosamos qué significan los Angstroms, cómo se diferencian de los nanómetros, y por qué este movimiento posiciona a Intel en la vanguardia de la ley de Moore.

El Fin de la Era del Nanómetro: ¿Por Qué el Cambio de Unidad?

Desde la década de 1990, los nanómetros (nm) han dominado el léxico de la fabricación de chips, representando la métrica que, supuestamente, medía la miniaturización de los transistores. Sin embargo, en la última década, esta unidad perdió su significado físico directo, transformándose en un mero nombre de nodo de proceso. Este fenómeno creó una gran confusión y disparidad entre los principales fabricantes.

La Realidad Detrás del Marketing del Nanómetro

Originalmente, la cifra del nanómetro se refería a la longitud de la puerta (gate length) del transistor, el elemento crítico que controla el flujo de electrones. A medida que los diseños evolucionaron (especialmente con la introducción de los transistores FinFET), la arquitectura se hizo tan compleja que ya ninguna métrica individual representaba con precisión el rendimiento o la densidad. Los fabricantes, incluidos TSMC, Samsung e incluso Intel en su momento, comenzaron a usar el número del nanómetro como una etiqueta de marketing que prometía mejoras de rendimiento y densidad generacionales, sin correlación directa con una dimensión física específica.

Por ejemplo, el nodo de 7 nm de un fabricante podría tener una densidad de transistores similar o inferior al nodo de 10 nm de otro. Esta falta de estandarización generó un panorama confuso para ingenieros y consumidores por igual. La decisión de Intel de cambiar a Angstroms es, en parte, un movimiento audaz para restablecer la honestidad en la nomenclatura y, más importante, señalar un quiebre tecnológico fundamental.

Definición y Equivalencia: Nanómetros a Angstroms

La diferencia entre Angstroms y nanómetros es puramente matemática, pero tiene un gran peso simbólico. Un nanómetro (nm) equivale a una milmillonésima parte de un metro (

• 1 Nanómetro (nm) = 10 Angstroms (Å)
• 1 Angstrom (Å) = 0.1 Nanómetros (nm)

Al pasar de "nanómetros" a "Angstroms", Intel no solo está adoptando una unidad más pequeña y precisa (lo que visualmente impresiona más, al hablar de un nodo de 20A en lugar de 2 nm), sino que está vinculando este cambio a la introducción de dos tecnologías arquitectónicas que realmente marcan una nueva era en la física de los semiconductores: RibbonFET y PowerVia. Este es el verdadero significado de la transición.

Intel y el Retorno al Liderazgo: La Hoja de Ruta de los Angstroms (Intel 20A y 18A)

Bajo el liderazgo de Pat Gelsinger y su estrategia "IDM 2.0", Intel se ha comprometido a recuperar la supremacía en la fabricación de chips para 2025. El cambio de nomenclatura de sus nodos de proceso, iniciado con el tránsito de 10nm a "Intel 7", culminó en la adopción del Angstrom para sus nodos más avanzados, señalando su compromiso con la vanguardia tecnológica. Esta hoja de ruta se conoce como los "Cinco Nodos en Cuatro Años".

Intel 20A: El Nacimiento de la Angstrom Era (y la Tecnología RibbonFET)

El nodo Intel 20A (equivalente a 2.0 nm) es el punto de partida oficial de esta nueva era. Este nodo, previsto para la producción en volumen en 2024, es revolucionario por dos razones fundamentales: la primera implementación de los transistores RibbonFET y el debut de la tecnología de suministro de energía PowerVia.

En el ámbito técnico, el 20A promete un incremento de rendimiento sustancial (alrededor del 15% más que el nodo anterior, Intel 3, a la misma potencia) y una mejora significativa en la densidad de transistores. Este nodo no solo pone a Intel a la par de sus competidores, sino que potencialmente los supera en la integración de nuevas arquitecturas de transistores y distribución de energía en un solo nodo.

Intel 18A: Redefiniendo los Límites y la Inclusión de High-NA EUV

El verdadero golpe de autoridad de Intel está programado para el nodo 18A (equivalente a 1.8 nm), cuya producción en volumen se espera para finales de 2024 o principios de 2025. Este nodo es el que, según Intel, les permitirá recuperar el liderazgo tecnológico indiscutible en la fabricación de chips.

El 18A se basará en las mejoras introducidas por el 20A, refinando el diseño de RibbonFET y PowerVia, pero además, incluirá la integración de la próxima generación de litografía de ultravioleta extrema (EUV): High-NA EUV. Esta tecnología de ASML utiliza lentes de apertura numérica (NA) más grandes, permitiendo una resolución de impresión aún más fina. La incorporación temprana de High-NA EUV en la fabricación del 18A es una apuesta de alto riesgo y alta recompensa que podría darle a Intel una ventaja significativa en el control de la forma de los transistores a niveles atómicos.

Nuestra perspectiva de experto: Tras analizar la hoja de ruta de Intel y los desafíos en la implementación de High-NA EUV, consideramos que el éxito del 18A no solo depende de la madurez de su proceso de fabricación, sino de la eficiencia con la que logren integrar PowerVia en volumen. La verdadera batalla no es solo la miniaturización, sino la capacidad de entregar energía limpia y eficiente a miles de millones de transistores.

Innovaciones Clave: RibbonFET y PowerVia

Los Angstroms son la métrica, pero RibbonFET y PowerVia son la tecnología que hace posible la miniaturización en esa escala. Estas dos innovaciones representan el cambio arquitectónico más grande en la fabricación de transistores desde que Intel introdujo FinFET hace más de una década.

RibbonFET (Gate-All-Around): El Sucesor de FinFET

RibbonFET es el nombre de Intel para su implementación del transistor de compuerta en todo el contorno (Gate-All-Around o GAAFET). Esta tecnología reemplaza al FinFET (Fin Field-Effect Transistor), que ha sido la columna vertebral de la industria desde 22 nm.

FinFET vs. RibbonFET: El Control Electroestático

El FinFET mejoró drásticamente el control de la corriente al rodear el canal de conducción con la compuerta en tres lados (superior y dos laterales, como una aleta de tiburón, de ahí el "Fin"). Sin embargo, a medida que los transistores se encogieron, el control electroestático de FinFET se volvió insuficiente, lo que condujo a un aumento en la fuga de corriente y una pérdida de eficiencia.

RibbonFET soluciona esto rodeando completamente (en los cuatro lados) las tiras de silicio que forman el canal de conducción. Estas tiras o "cintas" son horizontales y están apiladas. Al rodear completamente el canal con la compuerta, se obtiene un control electroestático casi perfecto. Esto se traduce en:

• Menor Fuga de Corriente: Los chips consumen menos energía en estado inactivo.
• Mayor Velocidad de Conmutación: Mejora el rendimiento general del chip.
• Escalabilidad Superior: Permite apilar varias cintas para aumentar la corriente de conducción sin ocupar más espacio horizontal.

PowerVia (Backside Power Delivery): Revolución en la Eficiencia

PowerVia es posiblemente la innovación más disruptiva de Intel. Tradicionalmente, tanto las líneas de señal (que llevan datos) como las líneas de potencia (que llevan energía) se encuentran en la parte superior del transistor, en las capas de interconexión metálica. A medida que la densidad aumenta, estas capas superiores se vuelven extremadamente congestionadas, lo que provoca dos problemas críticos:

1. Cuello de Botella de Enrutamiento: Es difícil trazar las líneas de señal y potencia sin interferencias ni resistencia excesiva.
2. Limitación de la Densidad: Gran parte del área del chip debe dedicarse a las líneas de potencia.

PowerVia introduce el concepto de Red de Suministro de Energía por la Parte Trasera (Backside Power Delivery Network o BSPDN). Literalmente, mueve toda la red de suministro de energía a la parte inferior del sustrato de silicio. Esto tiene beneficios profundos:

• Densidad Aumentada: Al liberar la parte frontal de las líneas de energía, el espacio se puede dedicar exclusivamente a las líneas de señal y los transistores, lo que mejora la densidad de transistores hasta en un 6%.
• Eficiencia Energética Superior: El camino de la energía desde la fuente hasta el transistor es mucho más corto y eficiente, lo que reduce la resistencia (IR drop) y permite que los transistores conmuten más rápido.
• Mejor Señalización: La separación de las líneas de potencia y señal reduce la interferencia, mejorando la integridad de la señal.

La combinación sinérgica de RibbonFET (mejor control) y PowerVia (mejor suministro de energía) es lo que realmente define el salto de los nanómetros a los Angstroms. En nuestra experiencia, la implementación exitosa de PowerVia es la clave para que Intel logre los ambiciosos objetivos de rendimiento y eficiencia energética que ha prometido con el 20A y el 18A.

¿Cómo se Posiciona Intel frente a TSMC y Samsung? (El Panorama Competitivo)

La adopción de los Angstroms por parte de Intel es una respuesta directa al liderazgo de TSMC y Samsung Foundry en la última década. Ambas compañías han desarrollado sus propias hojas de ruta para hacer frente a la miniaturización.

TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company)

TSMC, el actual líder de la industria, se ha enfocado en refinar su tecnología FinFET hasta el nodo N3 (3 nm). Su transición a GAAFET (el equivalente a RibbonFET) no está programada para su nodo N2 (2 nm), que se espera para 2025. Esto significa que Intel está introduciendo su tecnología GAAFET (RibbonFET en 20A) antes que TSMC.

• TSMC N2 (2 nm): Utilizará GAAFET. TSMC no ha anunciado públicamente una métrica de Angstroms, y es probable que mantenga la nomenclatura en nanómetros para sus próximos nodos (N2P, A14).

Samsung Foundry

Samsung ha sido más agresivo en su calendario de adopción de nuevas arquitecturas. Fueron los primeros en anunciar el uso de transistores GAAFET, que denominan MBCFET (Multi-Bridge-Channel FET), introduciéndolos en su nodo de 3 nm (3GAE). Si bien esto les dio una ventaja arquitectónica temprana, han enfrentado desafíos en la madurez y rendimiento de este nodo. Su próximo nodo será el 2 nm, que seguirá utilizando MBCFET.

La Ventaja de Intel en la Cadena de Suministro

La diferencia crucial de Intel radica en la integración de PowerVia. Ni TSMC ni Samsung están planeando incorporar la tecnología de suministro de energía por la parte trasera (BSPDN) en sus nodos de 2 nm (N2), sino que la reservan para nodos posteriores, posiblemente N2P o 1.4 nm. Esto da a Intel una potencial ventaja de rendimiento y densidad en el 20A y 18A, marcando una brecha de al menos una generación en la integración de tecnologías de eficiencia energética.

La estrategia de Intel es clara: usar la nomenclatura de Angstroms para señalar que su proceso 20A/18A no es solo una contracción lineal de los nanómetros, sino un salto cuántico que integra dos tecnologías (GAAFET y BSPDN) en una hoja de ruta más ambiciosa que la de sus rivales.

Preguntas Frecuentes sobre Angstroms e Intel

¿Qué es exactamente un Angstrom en el contexto de la fabricación de chips?

El Angstrom (Å) es una unidad de longitud que equivale a 0.1 nanómetros. Intel la utiliza para nombrar sus nodos de proceso más avanzados (20A y 18A) para señalar una ruptura con la nomenclatura de nanómetros que se había vuelto ambigua y para enfatizar la extrema precisión atómica de su nuevo proceso de fabricación.

¿Son los Angstroms de Intel una medida física real?

Al igual que los nanómetros en la última década, los Angstroms (como 20A o 18A) son primariamente una etiqueta de nodo de proceso que indica una mejora generacional en densidad, rendimiento y consumo de energía. Aunque 20A se traduce nominalmente a 2.0 nm, no corresponde a una única dimensión física del transistor, sino al desempeño integral del proceso que incluye RibbonFET y PowerVia.

¿Cuándo se espera que los chips con tecnología Angstrom lleguen al mercado?

Intel espera que la producción en volumen de su nodo Intel 20A comience a finales de 2024. Los primeros productos comerciales que utilicen la tecnología Intel 20A, como los procesadores Arrow Lake, podrían llegar al mercado a finales de 2024 o principios de 2025. El nodo 18A seguiría de cerca.

¿Qué ventaja tiene RibbonFET sobre la tecnología FinFET que usamos hoy?

RibbonFET (Gate-All-Around o GAA) envuelve completamente el canal de silicio por los cuatro lados con la compuerta. Esto proporciona un control electroestático superior al FinFET (que solo lo envuelve en tres lados). El resultado es una reducción drástica de la fuga de corriente y una mejora significativa en la eficiencia y la velocidad de conmutación del transistor, esenciales para la miniaturización en la escala del Angstrom.

¿Qué significa que la alimentación se suministre por la parte trasera (PowerVia)?

PowerVia, o Backside Power Delivery Network (BSPDN), separa las líneas de alimentación de las líneas de señal, moviendo la red eléctrica a la parte inferior del chip. Esto libera espacio en la parte superior para transistores y señales (aumentando la densidad) y acorta el camino de la corriente, lo que reduce la resistencia y mejora la eficiencia y el rendimiento del chip.

Conclusión: El Futuro de la Densidad y el Rendimiento

La transición de los nanómetros a los Angstroms por parte de Intel es mucho más que un simple cambio de unidades; es un reinicio estratégico y tecnológico. Al adoptar el Angstrom para sus nodos 20A y 18A, Intel ha marcado un límite claro entre las viejas arquitecturas de FinFET y las nuevas fundaciones de la Ley de Moore: RibbonFET y PowerVia. El uso de los Angstroms es el nuevo lenguaje de la miniaturización extrema.

El éxito de esta agresiva hoja de ruta, especialmente la implementación a tiempo de PowerVia y la integración de High-NA EUV en 18A, determinará si Intel logra su objetivo de recuperar el liderazgo de la fabricación de chips a nivel mundial. Para los consumidores y la industria de la tecnología, esta competencia en la escala sub-nanométrica promete chips con una densidad de transistores sin precedentes, un rendimiento mucho mayor y una eficiencia energética que redefinirá la informática de la próxima década.

Este análisis fue realizado por el equipo de TecnoRynxo basándose en la documentación técnica de Intel, ASML y reportes de la industria de semiconductores. La información técnica y las proyecciones de rendimiento son sujetas a la madurez de los procesos de fabricación.