Cuanto más pequeño sea un transistor de silicio, más electrones deja escapar. Eso puede traducirse en chips poco fiables y que acaben rápidamente con la vida de la batería. Un grupo de investigadores en Intel acaban de hallar una forma de tratar el problema y que subvierte la fuerte preferencia dentro de la industria por la precisión. El chip prototipo de la compañía opera en un modo de bajo consumo pero tendente a errores, aunque es capaz de detectar y corregir sus errores. Este método, y según han descubierto los investigadores, ahorra un 37 por ciento de energía en comparación con el modo convencional y sin pérdida de rendimiento.

Una forma de asegurarse un mejor rendimiento, incluso si los transistores cada vez se hacen más pequeños y dejan escapar más electrones, consiste en hacer que funcionen a un voltaje relativamente alto todo el tiempo. La mayoría de los microprocesadores de hoy día están diseñados para trabajar a un nivel que representa, de algún modo, el peor de los casos, afirma Wen-Hann Wang, director de circuitos e investigación de sistemas en Intel y vicepresidente de Intel Labs en Hillsboro, Oregon. Aunque no es frecuente que un usuario haga tantas cosas a la vez—por ejemplo, jugar a un juego con gran nivel de gráficos, subir un video a Facebook, y navegar por la web—como para que el microprocesador tenga que estar funcionando dentro de su rango más elevado.

Además la estrategia de alto voltaje y alto rendimiento se está convirtiendo en un problema para los dispositivos móviles, en los que la vida de la batería es algo importante. Una forma de prolongar la vida de la batería consiste en hacer que el chip funcione a un voltaje más bajo, aunque eso hace que se produzcan errores.

“Cuando un circuito opera a un voltaje bajo, el sistema se vuelve ruidoso,” afirma Wang. Los circuitos a bajos voltajes son particularmente vulnerables a las variaciones en la temperatura, así como a un fenómeno llamado “caída de voltaje”: aplicar un nivel bajo de corriente eléctrica a lo largo de miles de millones de transistores al mismo tiempo es como tomar un ducha mientras la lavadora y el lavaplatos están funcionando. De igual modo que este enorme uso de agua puede provocar una caída en la presión del agua, ejecutar muchas operaciones a un voltaje bajo puede provocar una caída repentina en la corriente a lo largo de un transistor individual, y provocar errores. Otra fuente de errores que se convierte en algo más problemático a voltajes bajos es la inconsistencia provocada cuando el chip envejece.

Estos errores son poco frecuentes, pero significativos. Por ejemplo, podrían hacer que una imagen se congelase al tiempo que se esté renderizando, obligando al usuario a reiniciar el proceso. Para poder trabajar con los errores que se provocan a voltajes bajos, Intel está desarrollando una estrategia que la compañía denomina como circuitos “resistentes.” “No sabes qué variaciones van a darse, ni en qué circuitos se van a producir los errores,” afirma Wang. “Pero si no te preocupas por ello, la mayoría del tiempo no pasará nada.”

El chip prototipo de la compañía está basado en los transistores de 45 nanómetros y sus productos de hoy día, pero incorpora circuitos resistentes. El chip se hace funcionar a un voltaje bajo, y cuando un circuito de detección de errores detecta un problema, el cálculo vuelve a hacerse a un voltaje alto para corregirlo. “Cuando tienes que corregir un error y volver a ejecutar un proceso de forma más lenta, se produce una diminuta penalización,” afirma Wang. “Pero en general, se obtiene un beneficio enorme.” Los tests del laboratorio han demostrado que el chip puede ahorrar un 37 por ciento de consumo energético, u operar con un 21 por ciento más de velocidad a un nivel de potencia determinado.

“Lo acercan muchísimo a la zona de peligro, todo lo que pueden, y a veces las cosas salen mal, pero lo corrigen, lo cual es muy inteligente,” afirma Krishna Palem, profesor de informática en la Universidad Rice de Houston. “La cantidad de veces que hay que hacer algo así debería ser menor y más distanciada en el tiempo.” Esta estrategia ha sido desarrollada por matemáticos durante décadas, aunque Palem afirma que Intel parece ser la única compañía que está poniendo a prueba circuitos que operen bajo estos principios en el contexto de un producto. Palem está desarrollando estrategias de computación de bajo voltaje y baja potencia, que incluso son menos estrictas con los errores. Algunos de esos errores, si se realizan en cálculos que no sean de importancia crítica (como por ejemplo un cálculo que provoque una distorsión no detectable en una imagen pero no la congele,) no necesitan ser corregidos. Palem cree que una combinación de su técnica con los circuitos resistentes de Intel podría ayudar a que los chips ahorren aún más energía.

Intel no ha querido hacer pública la fecha en que pasará a incorporar los circuitos resistentes dentro de sus productos. Su nueva generación de procesadores móviles, que llegará al mercado en los próximos meses y estará basada en transistores de 45 nanómetros, no utilizará esta estrategia de detección de errores. Sin embargo el tipo de pérdidas que acaban generando errores se convertirán cada vez en un problema mayor a medida que los transistores vean reducido su tamaño, así que algo como el concepto de los circuitos resistentes podría volverse una necesidad durante los próximos años. “Realmente empezará a manifestarse cuando lleguemos al nivel de los 20 nanómetros,” afirma Palem.