En la era de los procesadores con miles de contactos y encapsulados ultracompactos, el Intel 386 puede parecer una reliquia: un bloque cerámico gris con 132 pines dorados, habitual en placas base de finales de los años 80 y principios de los 90. Sin embargo, detrás de esa apariencia austera se esconde una obra de ingeniería que marcó un punto de inflexión en la historia de los microprocesadores.
Gracias a un escaneo por tomografía computarizada (TC) realizado por Ken Shirriff, ha sido posible observar, capa a capa y sin tocar físicamente el chip, la compleja estructura interna que hizo posible el salto hacia la computación multitarea moderna. Lo que parece un simple encapsulado cerámico resulta ser un sistema multicapa altamente sofisticado, comparable a una placa base en miniatura.
Un viaje al corazón de un icono
El Intel 386, lanzado en 1985, fue el primer microprocesador x86 de 32 bits, capaz de manejar multitarea real y direccionar grandes cantidades de memoria para la época. Esto lo convirtió en la base de una generación de ordenadores personales y estaciones de trabajo que sentaron las bases del PC moderno.
Externamente, el procesador se presenta como un ceramic pin grid array (PGA) de 132 pines, diseñado para encajar en un zócalo y facilitar su sustitución. Pero lo realmente interesante está en su interior: un diseño de encapsulado personalizado que rompió con las limitaciones de los primeros procesadores de Intel, que hasta mediados de los 70 apenas superaban las 16 patillas por un empeño corporativo más económico que técnico.
La tomografía computarizada como lupa del siglo XXI
Shirriff, en colaboración con Lumafield, empleó una TC industrial para escanear el chip. El resultado: cientos de cortes microscópicos que, al combinarse digitalmente, generan un modelo 3D navegable. Esto permite “pelar” virtualmente cada capa del encapsulado y analizar la disposición de pines, cables y planos de alimentación.
La primera sorpresa al retirar digitalmente la capa externa es el halo de finísimos hilos de oro —de apenas 35 micrómetros de grosor, más delgados que un cabello humano— que conectan el diminuto dado de silicio con las pistas internas del encapsulado. Algunos hilos transportan señales de datos o control, mientras que otros agrupan hasta cinco conexiones para manejar la alta demanda de corriente de las líneas de alimentación y tierra.
Un encapsulado que es, en realidad, una placa de seis capas
El escaneo revela que el encapsulado del 386 funciona como una placa de circuito impreso multicapa en miniatura. Está formado por:
- Dos capas internas de señal, que transportan datos y señales de control.
- Cuatro planos de cobre dedicados a la alimentación y tierra, proporcionando energía limpia y estable a diferentes zonas del chip.
Esta disposición minimiza interferencias y caídas de tensión, algo crítico en un procesador de alto rendimiento para la época. El método de conexión, llamado “single-row double-shelf bonding”, dispone dos niveles concéntricos de pads alrededor del dado para maximizar la densidad de interconexiones.
Ingeniería térmica y mecánica
Debajo del dado de silicio, el escaneo detecta una zona brillante: es epoxi cargado con plata. Este material no es un simple adhesivo: cumple una doble función. Por un lado, conduce el calor hacia el encapsulado para disiparlo; por otro, proporciona una conexión eléctrica de baja resistencia a tierra, reforzando la estabilidad del chip.
Esta combinación de gestión térmica y robustez eléctrica fue esencial para que el 386 pudiera trabajar de forma estable bajo carga, una de las razones de su longevidad y fiabilidad.
Escalando desde el micrómetro al milímetro
El encapsulado actúa como un traductor de escalas. Dentro del dado, las estructuras más pequeñas miden aproximadamente 1 micrómetro; las pistas internas crecen a 6 μm; los pads del dado están separados por 0,25 mm; los pads del encapsulado a 0,5 mm; y, finalmente, los pines que se insertan en la placa base están a 2,54 mm. En total, un salto de unas 2.500 veces en tamaño desde la lógica interna hasta las conexiones visibles.
Los misteriosos pines “NC” y los secretos de producción
Otro hallazgo relevante son los ocho pines “NC” (No Connect), que oficialmente no tienen conexión a la placa base. Sin embargo, el análisis revela que siete de ellos tienen casi toda la infraestructura interna preparada: pads en el dado, pistas en el encapsulado e incluso huecos para hilos de unión… faltando únicamente el propio hilo. Esto indica que podrían haberse utilizado para versiones especiales o depuración interna durante la fabricación.
Aún más intrigante: uno de esos pines NC sí está conectado y parece funcionar como una salida, posiblemente para señales internas que Intel decidió no documentar públicamente.
Los contactos laterales ocultos
La TC también destapó la presencia de microcontactos laterales en el encapsulado, usados durante la fabricación para electrochapar los pines con oro. Estos contactos son prácticamente invisibles a simple vista, pero pueden detectarse con un multímetro. Se trata de un proceso habitual en encapsulados cerámicos de la época, aunque poco conocido fuera de la industria.
Dos redes de alimentación separadas
Uno de los descubrimientos técnicos más interesantes es que el 386 cuenta con dos redes de alimentación y tierra independientes: una para la lógica interna y otra para los controladores de entrada/salida (I/O). Esta separación minimiza las interferencias que generan los cambios de estado rápidos en las líneas de datos, protegiendo la estabilidad del núcleo lógico.
Aunque en la placa base ambas redes se unen, los condensadores de desacoplo absorben los picos de corriente de la I/O antes de que puedan afectar al resto del chip.
Fabricación del encapsulado cerámico
El encapsulado multicapa se fabrica a partir de “green sheets” cerámicas, láminas flexibles con polvo de cerámica y aglutinante. Tras perforarlas para formar los orificios de los “vías”, se imprime la pasta de tungsteno para crear las pistas. Las láminas se apilan, laminan bajo presión y se sinterizan a temperaturas de entre 1.500 y 1.600 ºC.
Luego, se sueldan los pines, se chapán en oro junto con los contactos internos, se monta el dado, se unen los hilos de oro y se cierra con una tapa metálica. Finalmente, se prueba, etiqueta y distribuye.
Un cambio de mentalidad en Intel
El 386 simboliza también un cambio estratégico en Intel. En sus inicios, la empresa se aferraba a la idea de limitar el número de pines para reducir costes, lo que lastraba el rendimiento de sus primeros procesadores como el 4004 o el 8008. Con el 386, Intel abandonó definitivamente esa filosofía y adoptó encapsulados de alta densidad, imprescindibles para manejar buses de 32 bits y múltiples líneas de alimentación.
El coste de este encapsulado era tan alto que, con el tiempo, llegó a igualar el precio del propio dado. Para abaratar, Intel lanzó versiones en encapsulado plástico (PQFP) más económicas.
Del pasado al presente: la escala del avance
Comparar el 386 con un procesador actual es un ejercicio revelador. Mientras que este clásico de 132 pines fue un hito, un Xeon moderno puede tener más de 7.500 contactos, y un procesador de portátil típico supera los 2.000 en formato BGA. Las necesidades de alimentación, gestión térmica e integridad de señal han escalado exponencialmente, pero la filosofía básica del encapsulado como puente entre el silicio y el mundo físico se mantiene.
Conclusión: el valor de mirar dentro
El trabajo de Ken Shirriff y Lumafield no solo satisface la curiosidad de los entusiastas del hardware retro. También sirve como recordatorio de que la ingeniería de encapsulado es tan crucial como el diseño lógico del procesador. En el caso del Intel 386, fue la combinación de ambas lo que permitió dar el salto a la era multitarea y a las arquitecturas de 32 bits que dominaron durante décadas.
Examinar hoy este procesador con herramientas modernas como la tomografía computarizada es, en cierto modo, abrir una cápsula del tiempo y admirar cómo, en un espacio reducido y con la tecnología de los 80, se resolvieron problemas que siguen siendo esenciales en la informática actual.
Preguntas frecuentes (FAQ)
1. ¿Por qué el encapsulado del Intel 386 era tan avanzado para su época?
Porque integraba un diseño multicapa con planos de alimentación dedicados, hilos de oro ultrafinos y materiales como epoxi con plata, garantizando estabilidad, baja interferencia y buena disipación térmica.
2. ¿Qué función tienen los pines “NC” en un procesador?
Aunque oficialmente no se usan, pueden servir como reservas para depuración, pruebas internas o versiones personalizadas del chip.
3. ¿Cómo se fabricaba el encapsulado cerámico?
Mediante láminas (“green sheets”) con pistas impresas en tungsteno, apiladas y sinterizadas, con pines soldados y chapados en oro, y un complejo sistema de unión por hilos (“wire bonding”).
4. ¿Qué importancia tiene separar las redes de alimentación en un chip?
Permite aislar el núcleo lógico de los picos de corriente generados por las líneas de entrada/salida, evitando errores y mejorando la fiabilidad.
Fuente: righto
