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Qué es el binning de una CPU o GPU

El proceso de binning no es más que la clasificación de una CPU, GPU, memoria DRAM o memoria SRAM según sus características de diseño. Un proceso muy necesario, ya que el proceso de fabricación de los chips no es perfecto y se suelen dar defectos en el proceso.

Qué es el binning

binning procesador gaming

Proceso de clasificación de una CPU, una GPU, un chip de memoria DRAM o un chip de memoria SRAM según sus capacidades. Aunque el proceso de fabricación de cada chip sea igual, el resultado final puede que termine siendo diferente, ya que no es un proceso perfecto.

Tras el proceso de fabricación, se verifica el estado de todos los chips contenidos en una oblea. Se buscan posibles defectos inherentes del proceso de fabricación. Luego todos los chips pasan un proceso de test por parte del fabricante para ver si cumple con los parámetros establecidos. En caso de que no cumpla se le podrá «degradar» y vender con una denominación diferente o en una gama de productos diferente.

Pongamos que Intel inicia el proceso de fabricación de una oblea de procesadores Core i9-11900K. Un 10% de los chips presenta fallos de fabricación, ya sea algún núcleo afectado o la iGPU afectada. Se puede desactivar el núcleo dañado y otro más y venderse como un procesador Core i7, mientras que los que tienen la iGPU dañada se venderán con la iGPU desactivada y catalogados como Core-KF. Algunos puede ser que no lleguen a las frecuencias esperadas, la tensión difiera o tengan problemas de temperatura, así que se podrían vender como i9-11900T o bien Core i9-11900.

Cuál es un proceso de fabricación de un chip

El proceso de fabricación de un chip, ya sea una CPU, una GPU, una memoria DRAM o una memoria SRAM se pueden reducir a: diseño fabricación, verificación y binning, y comercialización.

Diseño

Lo primero que es necesario es diseñar el chip según la finalidad del mismo, sus características y la litografía. Hay más procesos y más pasos, pero vamos a tratar de simplificarlo al máximo.

Durante este proceso de diseño hay dos partes, una teórica que se basa en un diseño informático en 3D y un segundo paso que es proceso de ajuste del diseño basado en pruebas de laboratorio. Podríamos decir que el primer paso es el sencillo y el segundo el más complicado, ya que requiere de análisis del resultado, detectar fallos, corrección detección de deficiencias en el diseño, etc.

Normalmente el proceso de diseño de un chip puede llevar entre 2-3 años, incluso más en algunos casos. Indicar que una vez el diseño se da por finalizado y se inicia la producción, normalmente, no se modifica.

Fabricación

Cuando el chip ya ha sido diseñado y se ha verificado que la tasa de fallo está dentro de los márgenes aceptables, es momento de producir el chip. Es precisamente en este proceso en el cual algo puede fallar y terminar generando procesadores defectuosos. Podríamos incluso compararlo con el juego Jenga, que requiere de precisión y delicadeza para quitar y poner piezas.

El proceso de fabricación de chips se basa en láminas de silicio de alta pureza sobre el que se implementan capas de diferentes metales, aislantes y semiconductores. Hablamos de un proceso extremadamente complejo y delicado que se puede ver afectado por cualquier factor externo.

Para la fabricación de chips se requieren de máquinas realmente complejas y costosas que son capaces de «reproducir» los diseños sobre el silicio. Estas máquinas se encuentran en salas especiales que cuentan con presurización para evitar que entre el polvo y bacterias, que pueden afectar a la fabricación. Los trabajadores que acceden a estas áreas llevan trajes especiales para reducir la cantidad de células epiteliales y cabello que puedan ingresar en la máquina.

Los problemas pueden ser muchos y más cuando hablamos de una escala nanometrica. El comportamiento cuántico en una escala tan pequeña es más notable y la aleatoriedad, el ruido y otros factores pueden generar errores.

fabricacion chips silicio

Verificación y binning

Una vez la oblea ha sido producida, llega el momento de ver si existen defectos de fabricación y como son. La gran parte de los defectos se pueden ver mediante microscopios electrónicos, los únicos de ver a escalas manométricas. Los chips que presentan problemas se separan de los que no presentan problemas aparentes en el primer proceso de binning.

Los chips con defectos del primer proceso de binning se apartan para ser analizados más en profundidad. Si estos chips tienen defectos concretos y pueden ser usados en otras gamas de productos, se ajustaran según los parámetros para dicha gama de productos. Es posible, por ejemplo, que un Core i9-11900K termine convirtiéndose en un Core i3 para el mercado OEM.

Todos los chips que se califican como válidos en el primer proceso de binning, pasan a un proceso de test donde se verifican tensiones, frecuencias y temperaturas. Si alguno no cumpliera con los estándares establecidos podría ser acomodado como una variante inferior en una misma gama de producto. Un Core i9-11900K podría convertirse en un Core i9-11900T si su frecuencia y tensiones fueran inferiores a las especificadas. También se podría dar el caso contrario, que un chip fuera ascendido por soportar mayores tensiones y frecuencias sin aumentar en exceso la temperatura. Este sería el caso del procesador Core i9-10900KS, que es un Core i9-10900K que soporta más frecuencias.

Comercialización

Después de un proceso largo, lento y costo, los chips ya están correctamente clasificados y se distribuyen. Aquí se inicia un segundo proceso de binning, la distribución de las unidades entre el mercado minorista y mercado OEM. Los chips destinados al mercado OEM no son peores, simplemente suelen ser procesadores con frecuencias reducidas y sin capacidad de overclocking.

Quizá el ejemplo más claro lo tengamos en las tarjetas gráficas. Podemos encontrar en el mercado tarjetas gráficas con diferentes disipadores y diferentes frecuencias. Las gamas más altas son las que tienen una GPU que soporta sin mayores problemas el overclocking. Normalmente estas gráficas con GPU tan buenas suelen recibir chips denominados «pata negra», mientras que las gamas inferiores reciben los chips «normales».

Chips pata negra

Esta denominación de chips pata negra o chips premium la reciben chips que tienen capacidades superiores a otros chips. Se caracterizan por soportar, normalmente, mayores frecuencias que el resto de chips con estabilidad.

Algunas tiendas se han especializado en comercializar estos chips con tensiones y frecuencias modificados. Entre todos los procesadores, buscan los que tienen capacidad de ofrecer frecuencia más estable con un aumento de temperaturas moderadas. Es otro proceso de binning, mucho más selecto y especializado.

También encontramos el binning en el mercado de tarjetas gráficas. Por ejemplo, las ASUS RoG llevan GPU de mayor calidad que soportan más overclocking que las GPU destinadas a la gama ASUS TUF. No quiere decir que la GPU de una gráfica TUF sea peor, simplemente que soportara menos overclocking.

Dentro del mercado de las memorias RAM también se da bastante esta selección de chips. El binning en memorias RAM se suele destacar bastante y normalmente se indica por parte del fabricante de los módulos indicando que los chips DRAM «se han seleccionado manualmente». Quiere decir que han elegido los chips que soportan mayores frecuencias y tensiones, con las tasas de fallos muy bajas y con un aumento de temperatura inferior a otros chips.

oc procesador pata negra

Cómo afecta el bining al oveclocking

El proceso de binning tenemos ya claro que permite categorizar los chips según las prestaciones que nos ofrece. Que permitan ajustar bien la tensión de trabajo, que tengan estabilidad en cuanto a frecuencias y el escalado de la temperatura sea el mínimo posible, son parámetros importantes en el overclocking.

Hay usuarios que se dedican a esta práctica de subir el rendimiento del chip modificando sus diferentes parámetros. Estos usuarios especializados buscan los mejores chips para obtener los mejores resultados en esta técnica. Incluso hay foros especializados donde se indica el stepping y el lote del chip, así como el rendimiento adicional que pueden sacarles. Permite a otros overclockers y usuarios saber hasta que punto pueden exprimir el chip.

Difiere este proceso con el de algunas tiendas, en que estos usuarios compiten por conseguir el chip que les permita sacar el máximo rendimiento y mejorar en el ranking. Actualmente todos los overclockers se concentran en HWBot, donde se suben los resultados de los diferentes test realizados al chip con overclocking.

Palabras finales sobre el binning

Fabricar un chip es un proceso muy lento y costoso y ningún fabricante se puede permitir tirar todos los chips con defectos. Lo que se hace normalmente es ver como aprovecharlo, ya sea en la misma gama o en una gama inferior desactivando las partes pertinentes.

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El proceso de binning empieza justo después del proceso de fabricación y como hemos destacado, se puede dar una gran cantidad de veces. Los ensambladores en el caso de las tarjetas gráficas, los fabricantes de RAM o las tiendas realizan diferentes procesos de binning.

Roberto Solé

Técnico Superior en Electrónica y en Energías Renovables, Técnico en Prevención de Riesgos Laborales y Técnico Electricista de Baja Tensión apasionado del hardware y las nuevas tecnologías, además de hodl de Bitcoin. Hace tiempo cruce el Stargate y desde entonces me dedico a la exploración.
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