Ocho ejemplos de miniaturización tecnológica y un reto que parece imposible - Nobbot

Ocho ejemplos de miniaturización tecnológica y un reto que parece imposible

Si hay un fenómeno asociado a la tecnología, ese es el de la miniaturización. Todo se hace más y más pequeño, y pasa de los circuitos a los chips y de los chips a los SoCs hasta que, lo que antes era un dispositivo en sí mismo, ahora es un circuito integrado que cabe en la yema de un dedo.

De los circuitos analógicos se pasó a los digitales. Y de los digitales con componentes discretos se pasó a los circuitos integrados. Y todo ello en un tiempo récord.

Por ejemplo, imagina las radios de hace unas décadas, más parecidas a una tele que a un transistor. Y ahora examina las apps de tu móvil: puede que tengas una para escuchar la radio FM. Una radio que está integrada como una pequeña parte del chip de comunicaciones del smartphone, ocupando un espacio marginal en el total de la electrónica.

Precisamente, este artículo va de eso, de ejemplos. Haremos un recorrido por la miniaturización de la tecnología a través de algunos de los casos más significativos o llamativos de las últimas décadas. No siempre será evidente observar una reducción de tamaño, eso sí: un disco duro de hace 10 años no se diferencia mucho externamente de un disco duro de hoy. Pero lo que sí se ha reducido es el tamaño de las partículas magnéticas, de modo que en el mismo espacio “cabe” mucha más información.

De la válvula al transistor

Los procesadores más recientes, como los que equipan nuestros portátiles, están fabricados con transistores. Pero antes de ellos, se usaban válvulas de vacío. Concretamente, el ENIAC fue el primer ordenador de propósito general, pesaba nada menos que 30 toneladas, ocupaba un espacio de 30 x 3 x 1 metros aproximadamente y tenía 17.468 válvulas. Era básicamente un procesador todo él, con sistemas de entrada/salida sumamente básicos.

En la actualidad, un procesador como el de un portátil 2 en 1, tiene unos 2.000 millones de transistores en una superficie de unos 100 mm2 (10 x 10 mm). Y los procesadores para superordenadores tienen incluso más, en torno a los 7.200 millones de transistores para los Xeon de última generación con un chip de 456 mm2 (aproximadamente 21 x 21 mm).

Las tecnologías de fabricación de los procesadores han evolucionado de un modo exponencial: el primer chip de Intel, el 4004 fabricado en 1971, tenía 2.300 transistores con una tecnología de fabricación de 10 micras. Los procesadores más recientes de Intel tienen unos 1.900 millones de transistores con tecnología de fabricación de 14 nm (nanómetros) y en los procesadores para smartphones de última generación, como el Qualcomm Snapdragon 835 o el Samsung Exynos 8895, la tecnología de fabricación es de 10 nm.

Es decir, en unos 45 años, el tamaño de los transistores se ha reducido 1.000 veces. Y para 2020 está previsto alcanzar nada menos que los 5 nm.

Del móvil-ladrillo al smartphone

Otro ejemplo muy visual de la miniaturización está en los teléfonos. En abril de 1973 se presentó el primer “móvil”. Era un prototipo de Motorola, pesaba 1,1 Kg y sus dimensiones eran de 22,8 x 12,7 x 4,4 cm, con una autonomía de 30 minutos y un tiempo de carga de 10 horas.

En 1983 se puso a la venta el Dynatac 8000x de Motorola, con un peso de 800 gramos, 33 x 4,5 x 8,9 cm y una autonomía de una hora y un precio de unos 4.000 dólares.

A día de hoy, un smartphone de última generación como el LG G6 tiene unas dimensiones de 14,9 x 7,2 x 0,8 cm, pesa 163 gramos con un precio de unos 750€ y tiene más potencia de cálculo que el ENIAC.

Cámaras digitales: de 0,01 Mpx a 50 Mpx

Si hablamos de cámaras, la miniaturización no siempre es aparente. Las cámaras tienen un tamaño adecuado para su uso con las manos y no es fácil asociar la miniaturización con este tipo de productos. Pero la tecnología dentro de las cámaras sí que ha evolucionado notablemente.

La primera cámara digital se desarrolló en Kodak allá por el año 1975, por el ingeniero Steve Sasson. Se quería ver si era posible registrar imágenes sin película. Steve Sasson usó un sensor de 0,01 Mpx junto con diferentes componentes ópticos y electrónicos, se construyó un prototipo de más de 3 Kg de peso. El tiempo necesario para hacer una foto era de 23 segundos.

En 1991, Kodak presentó la primera cámara DSLR, con 1,3 Mpx basada en el cuerpo de una Nikon F3. Costaba nada menos que 20.000 dólares.

A día de hoy tenemos cámaras de 50 Mpx como la Canon EOS 5DS con precios en torno a los 2.500€. Y en los smartphones, hasta 20 Mpx en un tamaño de unos pocos milímetros.

Con la música a todas partes

En música, desde la perspectiva del ocio portátil, dejando de lado equipos para casa como el gramófono, por ejemplo, pasamos del Walkman analógico al reproductor portátil de CD, después al iPod y por último a los auriculares como paradigma del entretenimiento portátil.

El Walkman lo presentó Sony en 1979, para ir dejando paso al Discman en 1995. En 2001 llegaría el iPod de Apple y el comienzo de una carrera fulgurante. A día de hoy, es posible tener hasta 4 GB de música almacenada en un reloj deportivo como el TomTom Adventurer, conectado a unos auriculares inalámbricos. O incluso auriculares de botón con reproducción Mp3 integrada, como los The Dash.

Pero no solo se trata de reducción de tamaño. Se trata también de capacidad. En los 4 GB de memoria de los auriculares caben unas 1.000 canciones. Un discman tenía menos de 1 GB de capacidad, y en una cinta de casete el tiempo de grabación era de entre 60 y 90 minutos (unas 20 – 30 canciones).

Más memoria, por favor

Las tarjetas de memoria no tienen demasiado margen para reducir su tamaño, pero sí para aumentar su capacidad. En 1994 aparecieron las Compact Flash con capacidades en torno a los 4 MB. Las unidades USB no aparecerían hasta 1995, con capacidades tan bajas como 32 MB o 64 MB. Las tarjetas SD Card aparecen alrededor del año 2000, y las microSD en torno a 2004.

En 2014 una microSD alcanzaba los 128 GB de capacidad, y en 2015 200 GB. Es decir, tenemos 50.000 veces más capacidad en una microSD de hoy que en una Compact Flash de 1994.

Por otro lado, las unidades de disco duro, han pasado de tener tan solo 10 MB en 1987 para el IBM PC XT, hasta alcanzar los 10 TB a día de hoy, con un formato similar en tamaño.

Nada menos que un salto de un millón de veces más capacidad.

Los ordenadores superportátiles

Con la miniaturización de los procesadores, la memoria y el almacenamiento, los portátiles también han reducido su tamaño y peso. El IBM 5100 Portable Computer es uno de los primeros modelos “portátiles”. Data de 1975 y pesaba 24 Kg con un procesador a 1,9 MHz, 64 KB de RAM y 64 KB de ROM. Después le seguiría el 5110.

El primer “laptop”, con un formato mejor preparado para la movilidad, parece ser el Epson HX-20 y data de 1980 con un precio de entonces de 795 dólares. Tenía un procesador a 614 KHz con una pantalla LCD de 120 x 32 píxeles y un peso de 1,6 Kg.

A día de hoy, portátiles como el ASUS Zenbook 3 pesan 910 gramos, con 1,2 cm de grosor, 512 GB de disco SSD, 16 GB de RAM, procesador Intel Core i7 y pantalla Full HD con un precio de 1.499€.

Las teles, cada vez más finas

El primer televisor comercial puede ser, modelo arriba prototipo abajo, un Telefunken alemán, allá por 1934. Se trataba de aparatos con tubos de rayos catódicos, con un peso y unas dimensiones considerables.

Durante años, hasta la llegada de las pantallas planas, las teles de tubo eran la única opción posible, con pocos cambios en lo que a tamaño se refiere. Por ejemplo, el televisor Philips K12 en el año 1983 tenía un tamaño y peso poco manejables.

A día de hoy, las teles más finas del mercado exhiben un grosor de 2,57 mm. Es el caso de los televisores Signature W7 4K OLED de LG, por ejemplo.

Los cables, como cabellos

Otro campo donde la miniaturización ha conseguido hacerse un hueco es en el de las comunicaciones. En el pasado se empleaban cables de cobre con grosores variables de hasta varios milímetros. Los cables de fibra óptica tienen un grosor de 0,8 micras en su parte “activa”.

Además, tienen una capacidad para transmitir datos 1.000 veces mayor, a distancias (sin repetidores) de 200 Km frente a los 2,5 Km de un cable de cobre. Por no hablar de la capacidad para canales de voz, con más de 30.000 para un cable de fibra y apenas dos decenas para el cable de cobre.

Hoy en día, por poner un ejemplo, un cable submarino que una Europa y Estados Unidos para ofrecer comunicaciones de voz y datos, tiene un diámetro similar al de una lata de refresco.

Las baterías, el reto de la miniaturización

Todo aquello que depende de la tecnología digital ha progresado en las últimas décadas de un modo exponencial. La electrónica digital basada en el silicio es susceptible de llevar al límite las posibilidades de las tecnologías de fabricación de los transistores.

Pero las baterías no progresan ni en reducción de tamaño ni en aumento de capacidad. Tan solo lo hacen en el tiempo de carga. No está mal, pero siguen siendo componentes basados en reacciones químicas.

Una batería, por dentro, es “sucia”, con componentes químicos susceptibles de degradarse con el tiempo y con un comportamiento impredecible en ocasiones, llegando incluso a explotar si se dan determinadas circunstancias.

La razón estriba precisamente en esa naturaleza química de las baterías, que impide que se puedan aplicar las técnicas propias de los procesos de fabricación de silicio para su construcción. La química no sigue las mismas reglas que la electrónica y, de momento, los avances en ambos campos van a ritmos muy diferentes.

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