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Especial

"No te calientes" ¿Por qué la refrigeración es clave para nuestros ordenadores y videoconsolas?

Hablamos sobre el reto de luchar contra el calor residual y por qué es importante.

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"No te calientes" ¿Por qué la refrigeración es clave para nuestros ordenadores y videoconsolas?

No importa si eres jugador de ordenador, de consola, e incluso de smartphone; todas nuestras plataformas de juego favoritas comparten, hasta cierto punto, el modo en el que funcionan; así como las piezas que ponen en marcha nuestros sistemas y dan vida a nuestros juegos. Estos componentes electrónicos tienen mucho en común unos con otros y muchos comparten características y debilidades; de estas últimas, hay una universal que hemos tratado en otras ocasiones; pero a la que hoy queremos darle un enfoque más general. Vamos a hablar de cómo el calor puede acabar con nuestras plataformas favoritas; cómo lo combatimos y las claves que debemos tener en cuenta de cara al futuro.



I. Caldeando el ambienteTodos nuestros dispositivos electrónicos están compuestos por un enorme número de transistores conectados entre sí para formar las estructuras internas de los chips. Estos transistores son una suerte de interruptores; se "abren" o se "cierran" para modificar estas estructuras – los famosos 0 y 1 del binario – y esto se consigue cargando electrones estos transistores. El problema de usar la electricidad es el conocido como Efecto Joule; un término que explica el fenómeno, a través del cual, la energía cinética de los electrones genera calor.


Imagen: WikiSypop. El Efecto Joule explica por qué se calientan nuestros componentes electrónicos. Imagen: WikiSypop. El Efecto Joule explica por qué se calientan nuestros componentes electrónicos.

Hablando de un modo más cercano, para que los componentes electrónicos de nuestros dispositivos funcionen, usamos electricidad; esta electricidad genera, de forma inevitable, un residuo: el calor; uno del que, si no nos deshacemos, llegado el momento impide que el dispositivo en cuestión siga funcionando. Se debe a los transistores que permiten el funcionamiento interno de nuestros dispositivos; lo único que podemos hacer contra el calor residual es combatirlo, no eliminarlo totalmente.



II. Un enemigo silenciosoCuando hablamos del calor como algo negativo para nuestros dispositivos, no lo hacemos en balde. Ha sido, desde los inicios de la electrónica moderna, el principal limitador durante el desarrollo de las piezas que conforman nuestros equipos; no en vano, todos estos componentes están compuestos por elementos físicos que un calor excesivo puede destruir, o volver inoperables; llegados un punto estamos obligados a bajar la temperatura.


El principal factor limitante para el desarrollo de nuevas piezas ha sido el calor residual”En piezas modernas, existen mecanismos para detectar a cuáles de estas temperaturas funcionan ciertas piezas y corregir su funcionamiento para reducir el calor producido. Los procesadores son un ejemplo claro y sencillo; cuando pasan de X grados, todos los procesadores bajan sus frecuencias para disminuir la velocidad a la que opera el procesador – y los transistores de los que hablábamos antes – y bajar así el nivel de temperatura que genera de forma residual la pieza. En ese proceso para bajar la temperatura se ve afectado el rendimiento; pero de no realizarse, el siguiente paso sería parar su funcionamiento.



III. Dejando atrás el calorCombatir el calor es uno de los objetivos primordiales en el diseño de cualquier dispositivo; la forma en la que conseguimos esto gira, normalmente, en torno a la idea de aumentar la masa térmica de las zonas más calientes – a través de un disipador – y acercar lo máximo posible la temperatura del dispositivo a la temperatura ambiente. Para conseguirlo, hacemos uso de disipadores, a los que se les transfiere el calor; generalmente, a través de uno, o varios caloductos – Heat Pipe en inglés –. Cuando además de estas soluciones, hacemos uso de otros medios, como ventiladores, líquidos, u otras partes móviles; hablamos de refrigeración activa; cuando sólo disipamos el calor con algún tipo de conductor, hablamos de disipación pasiva.


Imagen: GamerNexus. Anatomía interna de un disipador.Imagen: GamerNexus. Anatomía interna de un disipador.

El uso de una u otra depende mucho de cómo contribuye una pieza en concreto al calor a disipar de un equipo; aunque también tiene algo que decir el tipo de dispositivo en cuestión. De esta manera, la memoria de un dispositivo funcionará correctamente sin ninguna disipación, o algo sencillo; mientras que el procesador principal, o el chip gráfico necesitará de medios más agresivos para combatir el calor. Todos estos elementos se tienen en cuenta; por esa misma razón no podemos usar los mismos procesadores en un portátil ultrafino que en un equipo de sobremesa; del mismo modo que el chip de un smartphone es más humilde que el de sendos dispositivos; como también son sus componentes. Es una cuestión de necesidad.


IV. Un reto de cara al futuroEn los últimos años hemos visto un cambio de tendencia en cuanto a la morfología de nuestras piezas que ya llevábamos unos años imaginando; conforme nos acercamos al límite del silicio, es cada vez más difícil disminuir el tamaño de las litografías; hasta ahora, uno de los factores que más contribuyen a mermar el calor residual de generación en generación. Para buscar un mejor rendimiento, cada vez son más comunes los chips con estructuras no-monolíticas, o con cambios estructurales destacables.


Los chips de las gráficas RTX tienen un enorme tamaño en comparación a otras iteraciones de Nvidia.Los chips de las gráficas RTX tienen un enorme tamaño en comparación a otras iteraciones de Nvidia.

De este último, para dar algunos ejemplos, un caso como el de las gráficas de nueva generación y sus chips dedicados, donde Turing es la GPU de mayor tamaño que Nvidia ha lanzado en años y la ha obligado a cambiar la refrigeración de sus Founder Edition para enfriar tanta superficie. Mientras tanto; procesadores como los Treadripper empujan muchos de los límites que veíamos en la electrónica de consumo ofreciendo gracias a su arquitectura basada en chiplets; pero a costa de su gran tamaño y de una refrigeración más intensa. Otros sectores que se han preocupado menos de estos factores también estamos viendo cambios; en consolas, Xbox One X cuenta con un sistema de refrigeración mucho más capacitado que el de su hermana menor; mientras que Xbox Series X parece seguir el mismo camino.


La refrigeración de Xbox One X es muy superior a la de la consola original. Imagen: SlashGear.La refrigeración de Xbox One X es muy superior a la de la consola original. Imagen: SlashGear.

Usuarios y compañías siguen buscando un rendimiento superior año a año; con cada avance tenemos que hacer frente a retos mayores y el dilema de la temperatura es uno de los más inmediatos. Sin duda, con el trabajo de diseño y ingeniería que tienen detrás los dispositivos que vemos en el mercado, este reto puede superarse con los medios que contamos hoy día; pero este especial pretendía – esperamos que con éxito – dar a conocer un poco más el por qué de esta lucha; una en la que los jugadores participamos de forma pasiva.


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