El fenómeno de electromigración es algo que hay que tener en cuenta, sobre todo en estos tiempos que los semiconductores han reducido su tamaño de manera considerable. Es importante que al menos sepamos en que consiste y como podría llegar a afectar a nuestro sistema. Sobre todo, si son entusiastas del overclock.
Consiste en el transporte de material debido al movimiento gradual de los iones en un conductor debido al flujo entre los electrones del conductor y los átomos del metal. Este efecto tiene mucha relevancia en aplicaciones donde se utilizan corrientes altas, como en la microelectrónica. Por el tamaño de las estructuras en los dispositivos electrónicos y en circuitos integrados, que son bastantes pequeños, el perder material toma relevancia.
La electromigración no es el movimiento de electrones, sino el movimiento del material como resultado del flujo de electrones (de ahí su nombre). Esto también depende de la temperatura de operación del conductor y de la cantidad de movimiento de la corriente que circula. Este fenómeno solo ocurre en las partes donde el semiconductor ha sido dopado. La característica que más nos interesa, es que puede provocar la degradación física de los semiconductores con la posibilidad de llegar a dejarlos inservibles.
Mientras los electrones mientras circulan por el conductor pueden llegar a chocar con los núcleos de los átomos de este, llegando a transferirles cierta cantidad de movimiento y poco a poco pueden llegar a desplazarlos. De tantos choques los átomos del conductor se mueven entre dos puntos del mismo conductor. Ocasionando que en ciertas regiones de este se hagan huecos y en otras partes se dé unos excesos de material.
Principales factores que causan la electromigración
Entre los principales factores que causan o aceleran la electromigración podemos encontrar el material en el que están construidos los semiconductores y la temperatura en la que opera el semiconductor. Esto factores son los que más afectan, sobre todo en la PCs, pero no quiere decir que sean los únicos que causan este fenómeno.
Hay materiales que están más propensos a ser afectados por la electromigración que otros, por ejemplo el cobre puro tiene una mayor resistencia a la electromigración que el aluminio; el cobre puede llegar a tener hasta cinco veces más resistencia a altas densidades de voltaje; lo cual hace que tenga un mayor tiempo de vida sin ser afectado por este fenómeno de manera notoria.
Las altas temperaturas hacen que los átomos se muevan más rápido, acelerando el proceso de electromigración. Por lo tanto el calor que se tiene en las interconexiones del integrado es determinante para que el efecto de la electromigración comience a afectar un semiconductor. Entre más tiempo este sometido el semiconductor a altas temperaturas este efecto se verá acelerado. De aquí la importancia de mantener una correcta refrigeración en nuestro sistema.
Cómo podemos combatir la electromigración
Debido que este fenómeno está determinado por la densidad de la corriente que cruza el conductor y la temperatura. Si logramos disminuir o controlar estos dos parámetros, es posible que contengamos o al menos alarguemos el proceso de electromigración. Lo más recomendable sería mantener nuestros componentes refrigerados de manera correcta. Por otro lado, si alguien práctica overclocking no se debe exceder el voltaje que haremos circular por nuestro procesador, porque esto hará más probable que la electromigración afecte el CPU.
El fenómeno de la electromigración ha sido conocido por más de 100 años, y fue descubierto por el científico francés Gerardin; pero no fue hasta que se comenzó a producir circuitos integrados que este fenómeno comenzó a ganar reconocimiento. Entre más avanzo la miniaturización de los semiconductores, más importante se fue haciendo el estudiar y comprender mejor las consecuencias de la electromigración y las maneras que se puede evitar.
La mayoría de los dispositivos electrónicos que utilizamos de manera cotidiana puede ser afectados por este fenómeno. Desde portátiles hasta nuestros gadgets, en pocas palabras todos los dispositivos que tengan en su construcción semiconductores.
Los fabricantes también utilizando una serie de técnicas para suprimir la electromigración en sus diseños, como la utilización capas de cobertura, capas de parado de grabado y otros materiales en las interconexiones de sus semiconductores. Al entender el efecto absoluto de la electromigración es también un aspecto importante, el cual implica analizar la correlación en los procesos de salto atómico.
Relación con el overclock
Este fenómeno puede llegar a tener repercusiones en nuestro overclock, sobre todo si acostumbramos a mantener un overclock en modo 24/7 y con altos niveles de Vcore, ya que entre más voltaje este circulando por los semiconductores de nuestro sistema, estos se irán degradando más rápido por la electromigración.
La mayor prueba del deterioro de las pistas del semiconductor por donde circula el voltaje es que nuestro overclock comienza a ser inestable aún a niveles que en un principio podíamos utilizar sin problemas. Comenzamos a ver cada vez más pantallas azules y reinicios forzosos, hasta que llegará un momento donde tendremos que bajar un poco el Vcore para volver a lograr estabilidad en nuestro sistema. Pero este dependerá mucho de la refrigeración que tengamos en nuestro sistema, aunque tarde o temprano la electromigración afectará a nuestro sistema, si mantenemos un alto Vcore.
Yo he tenido equipos funcionando con overclock de 24/7 durante muchos años y hasta el momento siguen siendo bastantes estables. Sobre todo, un Sandy Bridge (i7 2600k) y un Ivy Bridge (i7 3770k), ambos los he mantenido a 4GHz, lo cual sería un funcionamiento de un 15% a 17% más de su reloj base, durante muchos años y aún siguen siendo bastante estables y funcionan sin problemas. Pero siempre he tratado de mantenerlos bien refrigerados.
Conclusión
La electromigración produce el movimiento de material físicamente dentro del conductor. En el punto del cual se escapan los átomos es posible que se forme un hueco puede generar que se pierda el contacto y el circuito deje de funcionar. Mientras que en el punto donde se acumulan átomos, estos hagan que dos contactos distintos se toquen entre sí y se produzca un corto circuito. Por tal motivo es que recomendable mantener un flujo de aire interno saludable y que cada parte de nuestro PC que generé niveles altos de calor este ventilada de la mejor manera posible.
Saludos a todos.-
Israel es un Xennial entusiasta del PC Case Modding y del hardware en general, que se dedica a las finanzas corporativas en su día a día. Ha surfeado la web desde 1995 y ha pasado toda su vida rodeado de PCs, Legos y Nintendos. Siempre esta aprendiendo algo fuera de las aulas. Cree firmemente que si el hardware no se puede modificar, en realidad no te pertenece y que las computadoras tienen el corazón de quien las diseña y construye.
