- El tejido tradicional navajo traslada una imagen del die de Intel Pentium a una obra de arte, convirtiéndose en un caso poco común donde se encuentran el layout de semiconductores y la abstracción textil
- Marilou Schultz creó Replica of a Chip en 1994 con materiales y técnicas tradicionales, y Intel encargó la obra como regalo para AISES
- La obra no es una simple decoración: refleja con precisión la estructura del die, al punto de que pueden identificarse las unidades de ejecución, la caché, la interfaz de bus e incluso la multiprocessor logic del Pentium
- Las instalaciones de Intel en New Mexico y la planta de Fairchild en Shiprock muestran la compleja relación económica, cultural y laboral entre la industria de semiconductores y la comunidad navajo
- El contraste entre el Fairchild 9040 y el Pentium muestra de manera intuitiva el cambio de escala de los circuitos integrados, que pasaron de 16 transistores a 3,3 millones de transistores
Una obra que llevó el die del Pentium al tejido
- La obra de 1994 Replica of a Chip, de Marilou Schultz, es una pieza de tejido navajo basada en una imagen del chip Intel Pentium
- Intel la encargó como regalo para AISES
- La obra formó parte de la exposición Woven Histories: Textiles and Modern Abstraction, que aborda el cruce entre el arte abstracto y los textiles
- Schultz es tejedora navajo/Diné y profesora de matemáticas; viene de una familia de tejedoras de cuatro generaciones y desde niña aprendió a preparar lana, hilar y tejer
- El tejido del Pentium se realizó a partir de una fotografía del die
- Dividió cada lado del die en 64 secciones para trasladar el patrón
- Usó la técnica de raised outline para dar relieve a los bordes
- Empleó tintes vegetales tradicionales, y las zonas color crema son el color natural de la lana Navajo-Churro
- El hilo es un poco más delgado que el hilo común para tejer, y con un día de trabajo el tejido avanzaba entre 1 y 1,5 pulgadas
- A diferencia de una alfombra tradicional, el Pentium tiene una estructura con poca simetría, lo que lo convierte también en una forma interesante para tejer
La cara exhibida y la orientación real del die
- El tejido del Pentium reproduce con bastante precisión los más de 3 millones de transistores y las estructuras superficiales del die de silicio, del tamaño de una uña
- El tejido exhibido parece una imagen especular cuando se lo compara con el die real del Pentium
- Schultz explicó que lo tejió para que coincidiera con la fotografía
- En el tejido navajo no hay un frente y un reverso definidos, y el diseño es similar en ambos lados, por lo que la galería exhibió una cara arbitraria
- Como resultado, respecto del die físico se exhibió una imagen invertida
- En las comparaciones posteriores se usa la imagen del tejido reflejada para ajustarla al die físico
La estructura del Pentium que puede leerse en el tejido
- El tejido del Pentium conserva suficiente detalle como para señalar los bloques funcionales del chip real
- Las integer execution units del centro son el núcleo del procesador, encargado de operaciones con enteros y varias funciones más
- Como el Pentium es un procesador de 32 bits, las unidades de ejecución de enteros aparecen como estructuras rectangulares verticales de 32 bits de ancho
- Las franjas horizontales corresponden a tipos de circuitos como sumadores, multiplicadores, shifters y registros
- La floating point unit de la derecha procesa números de punto flotante con parte decimal
- Se usa en cálculos de aplicaciones como hojas de cálculo y planos CAD
- Como los números de punto flotante se representan con más bits, las franjas son más anchas
- La zona superior muestra el flujo de procesamiento de instrucciones
- instruction fetch trae las instrucciones de máquina que componen el software
- instruction decode analiza cada instrucción y determina la operación a ejecutar
- Las instrucciones complejas al estilo Intel son divididas en pasos más pequeños por los circuitos de complex instruction support, y esos pasos se almacenan en la microcode ROM
- La branch prediction logic mejora el rendimiento en las instrucciones de salto
- La caché de código y la caché de datos son componentes clave que reducen el tiempo que el procesador pasa esperando a la RAM más lenta
- La caché es una memoria pequeña y rápida que contiene bytes con alta probabilidad de necesitarse pronto
- El Pentium tiene 8 KB de caché de código y 8 KB de caché de datos
- Los procesadores modernos usan varias cachés, con cientos de KB en la más rápida y capacidades de varios MB en cachés más lentas
- La memoria caché es una matriz de rejilla estructurada, por lo que en el tejido se ve como rectángulos rosados uniformes
- La TLB ayuda a la caché
- La bus interface logic conecta el procesador con el bus de la computadora y brinda acceso a la memoria y los periféricos
- Los bond pad de los bordes del chip físico se abstraen en el tejido como pequeños rectángulos negros
La pista de que se trata de un Pentium P54C
- El tejido es tan preciso que representa una variante específica del Pentium: el P54C
- El Pentium inicial, el P5, no fue tan rápido como se esperaba y también generaba mucho calor
- Intel mejoró el proceso de fabricación en el P54C
- Redujo el tamaño de las features de 800 nm a 600 nm
- Bajó el voltaje de operación de 5 V a 3,3 V
- Lo modificó para detener la señal de reloj cuando partes del chip estaban inactivas, ahorrando energía
- Ese circuito corresponde a la zona de clock driver en la parte superior del tejido
- Intel agregó 200.000 transistores para incorporar multiprocessor logic, facilitando que dos procesadores funcionaran juntos
- Como en el tejido se ve la multiprocessor logic, la obra representa un Pentium P54C y no un P5
La conexión entre New Mexico e Intel
- Intel quedó vinculada con New Mexico en 1980, cuando abrió la planta de fabricación de chips Fab 7 en Rio Rancho, un suburbio al norte de Albuquerque
- Fab 7 era en ese momento la planta más grande de Intel y generaba el 70% de sus ganancias
- Intel siguió ampliando sus instalaciones en New Mexico
- Agregó Fab 9 y Fab 11
- Fab 11 abrió en septiembre de 1995 y fabricaba Pentium y Pentium Pro con un proceso de fabricación de 140 pasos
- En Fab 9 y Fab 11x está en marcha un proyecto de 4.000 millones de dólares
- Intel ha recibido críticas por problemas ambientales en New Mexico y, al mismo tiempo, promueve un futuro sostenible que incluye restauración de cuencas, uso de electricidad 100% renovable y reciclaje de residuos de construcción
Fairchild y la planta de semiconductores de Shiprock
- Schultz actualmente está creando otra obra tejida basada en el circuito integrado Fairchild 9040
- El Fairchild 9040 es mucho menos conocido que el Pentium, pero tiene un valor histórico simbólico: fue un chip fabricado por trabajadores navajos en una planta en tierras navajo
- Fairchild comenzó a producir semiconductores en Shiprock, New Mexico, en 1965
- Shiprock está a unos 200 millas al noroeste de las instalaciones que Intel tendría más tarde en New Mexico
- En un folleto que celebraba la apertura de una nueva planta en 1969, comparó el tejido tradicional navajo con los patrones de los chips, y ese chip era el 9040
- Las raíces de Fairchild se conectan con los traitorous eight que salieron de Shockley Semiconductor Laboratory
- Gordon Moore y Robert Noyce también formaban parte de ese grupo, y ambos fundaron Intel en 1968
- Noyce coinventó el circuito integrado en 1959, y Fairchild se convirtió en un fabricante de semiconductores conocido por su papel fundacional en Silicon Valley
El contexto económico del proyecto Shiprock
- El proyecto Shiprock fue uno de los intentos de mejorar la situación económica navajo en la década de 1960 mediante desarrollo industrial
- En ese momento, los navajos habían sufrido un siglo de opresión, incluido el Long Walk, un desplazamiento forzado, y enfrentaban 65% de desempleo, un ingreso per cápita de 300 dólares y falta de caminos, electricidad, agua corriente y atención médica
- El Bureau of Indian Affairs buscaba fomentar la autosuficiencia económica apoyando proyectos industriales en tierras indígenas
- El Navajo Tribal Chairman Raymond Nakai consideraba que en la reserva no había suficientes pastizales para sostener a la población, por lo que era necesario atraer industria
- Fairchild estaba abriendo plantas en regiones de bajo costo como Maine, Australia y Hong Kong para evitar los altos costos laborales de Silicon Valley
Crecimiento, valoración y críticas
- Fairchild comenzó en 1965 a fabricar transistores con 50 trabajadores navajos en el Shiprock Community Center, y rápidamente aumentó a 366 personas
- En 1967, Robert Noyce consideraba que la planta de Shiprock era exitosa y explicó que Fairchild estaba motivada tanto por los bajos costos laborales como por el beneficio social
- En 1969, el presidente de Fairchild, Lester Hogan, quedó profundamente impresionado al visitar la planta de Shiprock, decidió ampliarla y también apoyó la construcción de cientos de viviendas para trabajadores
- El folleto conmemorativo de 1969 destacó la similitud visual entre el tejido tradicional navajo y el diseño moderno de circuitos integrados
- Fairchild dijo más tarde que el tejido de alfombras aportaba una capacidad de reconocimiento de patrones complejos que facilitaba memorizar patrones de circuitos integrados
- Lisa Nakamura criticó en Indigenous Circuits: Navajo Women and the Racialization of Early Electronic Manufacture que ese lenguaje generizaba el trabajo de ensamblaje electrónico y lo asociaba con rasgos racializados específicos
- La planta de Shiprock empleó a 1.200 personas, todas navajo salvo 24
- Se convirtió en el mayor empleador no gubernamental de American Indians en Estados Unidos
- De 33 supervisores de producción, 30 eran navajos
- Participaron el Bureau of Indian Affairs, el U.S. Public Health Service, la Economic Development Administration, el Labor Department y Housing and Urban Development
Ajustes culturales y menor rotación
- En una reunión de 1971 del National Council on Indian Opportunity, la planta de Shiprock fue presentada como un caso de éxito importante
- El presidente de Fairchild, Hogan, dijo que el programa de Shiprock había sido uno de los más gratificantes de la historia de la compañía, tanto por los resultados de negocio como por la responsabilidad social
- Peter MacDonald, presidente del Navajo Tribal Council, dijo que Fairchild no solo ofrecía empleo, sino también apoyo habitacional mediante una organización sin fines de lucro
- En 1972, National Geographic presentó la planta de Shiprock como “tejido para la Space Age” y escribió que Shiprock se había dinamizado gracias a una nómina anual de 4,5 millones de dólares
- El nuevo gerente Paul Driscoll concluyó que las estrictas “white man's rules” eran contraproducentes
- Los trabajadores sin teléfono no podían llamar para avisar que faltarían
- Muchos trabajadores hablaban solo navajo y no inglés, por lo que se necesitaban términos alternativos para la terminología técnica; “aluminum” se llamaba “shiny metal”
- Fairchild también tuvo que adaptarse a ceremonias religiosas tradicionales de nueve días
- La rotación mensual cayó de 12% a menos de 1%, mejor que en otras plantas de Fairchild
El cierre de 1975
- En 1975, la industria de semiconductores sufrió los efectos de la recesión estadounidense, y Fairchild tuvo pérdidas en circuitos integrados y recortó más de 8.000 empleados entre 1973 y 1975
- En la planta de Shiprock, 140 empleados navajos fueron despedidos en febrero de 1975, lo que provocó enojo en la comunidad
- Veinte indígenas armados con rifles de alta potencia ocuparon la planta y exigieron la reincorporación de los despedidos
- Fairchild describió a los ocupantes como un grupo externo que no representaba a los empleados, las autoridades tribales ni la comunidad local
- Peter MacDonald coincidía con AIM en muchos aspectos, pero consideraba que los ocupantes no entendían la conciencia histórica navajo ni la necesidad de crecimiento de la nación indígena
- La ocupación terminó pacíficamente una semana después y se concedió amnistía incondicional a los ocupantes
- Por temor a futuros disturbios, Fairchild cerró permanentemente la planta de Shiprock y trasladó la producción al Sudeste Asiático
Trabajo femenino y fabricación electrónica
- Hasta antes de su cierre, la planta de Shiprock fue considerada en general un éxito, aunque las evaluaciones retrospectivas son mixtas
- Peter MacDonald veía la planta de Fairchild como un esfuerzo cooperativo exitoso para todos
- Alice Funston, supervisora navajo de Shiprock, dijo que Fairchild ayudó al avance de las mujeres y a toda la comunidad indígena de Shiprock
- Charles Sporck, gerente general de Fairchild, evaluó que Shiprock tuvo un impacto negativo en la estructura social de la tribu navajo
- Fairchild reconoció desde hacía tiempo la escasez de empleos masculinos en Shiprock
- En 1971, Hogan dijo que el ensamblaje de semiconductores era un trabajo de detalle con piezas pequeñas, adecuado para trabajadoras mujeres, y que por eso las trabajadoras navajo de Fairchild eran casi tres veces más numerosas que los hombres
- El rol de las mujeres en la fabricación electrónica muchas veces no recibe reconocimiento
- Un informe de 1963 sobre fabricación electrónica estimó que las trabajadoras mujeres representaban el 41% del empleo total en esa industria
- Las mujeres eran más del 70% de la fuerza laboral en líneas de producción de semiconductores, entre el 90% y el 99% en inspección y prueba, y entre el 90% y el 100% en ensamblaje
- En puestos no productivos, la proporción de mujeres era menor, y la proporción de ingenieras era tan baja que resultaba difícil de medir
La planta navajo de General Dynamics
- La contratista de defensa General Dynamics también operó una planta navajo, que duró más que la de Fairchild
- En 1967 abrió una planta de Navajo Nation en Fort Defiance, Arizona, para fabricar componentes de misiles para la Navy
- Empezó con 30 empleados y creció hasta 224 a fines de 1969, pero se redujo a 99 en 1971 por la desaceleración de la industria electrónica
- En 1988 abrió otra planta navajo cerca de Farmington, New Mexico
- Tras el fin de la Guerra Fría, Hughes Aircraft compró el negocio de misiles de General Dynamics en 1992, y en 1997 fue vendido a Raytheon
- La instalación de Fort Defiance cerró en 2002, pero la planta de Farmington sigue existiendo como Raytheon Diné, donde fabrica componentes para misiles Tomahawk, Javelin y AMRAAM
Dentro del chip Fairchild 9040
- La foto del die del Fairchild 9040 tiene un diseño y colores tan intensos que evocan el tejido tradicional
- Sobre un pequeño cuadrado de silicio que se ve violeta, varias zonas están dopadas con impurezas para crear componentes electrónicos
- Las zonas dopadas se ven como líneas verdes o azules
- Las líneas blancas son una capa metálica sobre el silicio que conecta los componentes
- Los 13 rectángulos metálicos del borde son bond pad
- El 9040 se empaquetó en un inusual flat-pack de 13 pines, y cada uno de los 13 bond pad se conectaba a un pin externo mediante un alambre fino
- El Fairchild 9040 fue introducido a mediados de la década de 1960 como parte de la línea Fairchild Micrologic
- El 9040 es un circuito flip-flop que almacena un único bit, 0 o 1
- Los flip-flops pueden combinarse para crear contadores que cuentan pulsos, entre otras cosas
Patrones de circuito y límites del 9040
- El patrón más llamativo del 9040 son las líneas azules serpenteantes
- Cada línea forma una resistencia que limita el flujo de corriente
- Para obtener el valor de resistencia deseado, la línea debe ser larga, por lo que se enrolla de un lado a otro para caber en un espacio reducido
- Que gran parte del die esté ocupada por resistencias es una desventaja de este enfoque de circuito
- Los circuitos integrados modernos usan CMOS, que permite hacerlos más pequeños; una de las razones es que no requieren resistencias voluminosas
- Los transistores del 9040 están formados por tres capas de silicio y cableado metálico conectado a cada capa
- La zona verde alrededor los aísla para que el transistor no interfiera con otros circuitos
- El die también contiene muchos diodos, parecidos a los transistores pero con dos conexiones
- Este transistor es de tipo bipolar
- Las computadoras modernas usan transistores MOS, más pequeños y eficientes
- El hecho de que Fairchild no migrara a MOS y permaneciera mucho tiempo con transistores bipolares se considera uno de sus principales fracasos
La diferencia de escala entre el 9040 y el Pentium
- El 9040 y el Pentium son chips de escalas completamente distintas
- El 9040 contiene 16 transistores
- El Pentium contiene 3,3 millones de transistores
- En la foto del 9040 pueden verse transistores individuales, pero en el Pentium solo se distinguen grandes bloques funcionales
- Desde el 9040 de mediados de los años 60 hasta el Pentium de 1993, la capacidad de los circuitos integrados creció de forma exponencial
- El patrón de crecimiento en el que la cantidad de transistores se duplica aproximadamente cada dos años se conoce como ley de Moore, observada por primera vez por Gordon Moore en 1965
- El diagrama del 9040 muestra 16 transistores, 16 diodos y 22 resistencias
- La simetría izquierda-derecha de la foto del die también aparece en el circuito
- El flip-flop almacena 1 o 0 encendiendo el circuito de la izquierda o el de la derecha
- Cuando un lado se enciende, el cruce de señales en forma de X del centro funciona para apagar el otro lado
- Esta simetría no es decorativa, sino importante para el funcionamiento del circuito
El 9040 que quedó en la Luna
- Aunque es un chip poco conocido, varios 9040 están actualmente en la Luna
- El 9040 se usó en el Apollo Lunar Surface Experiments Package, específicamente en el Active Seismic Experiment de Apollo 14 y 16
- Este experimento hacía detonar pequeñas cargas explosivas en la Luna y medía las ondas sísmicas resultantes
- En los planos aparecen tres de los 19 flip-flops 9040 marcados como “FF”, junto con dos puertas lógicas 9041 de la misma familia
- No se pudo demostrar que el programa Apollo haya usado chips producidos en la planta de Shiprock, pero el presidente de Fairchild, Hogan, dijo que los trabajadores de Shiprock ensamblaron sistemas de guía, comunicaciones y giroscopios usados en cohetes Apollo
Calendario de la exposición y significados vinculados
- La similitud entre el tejido navajo y los patrones de circuitos integrados se menciona desde la década de 1960
- El tejido de circuitos integrados de Marilou Schultz es un caso en que esa metáfora visual se convirtió en una obra de arte real
- La exposición Woven Histories de la National Gallery of Art ya no está en curso, pero la misma exposición se presentará en la National Gallery of Canada (Ottawa) desde el 8 de noviembre de 2024, y en el Museum of Modern Art (New York) desde el 20 de abril de 2025
- Otra obra tejida de Schultz sobre chips, “Untitled (Unknown Chip), 2008”, fue identificada como un procesador AMD K6 III
- La exposición también incluyó “Copper Tapestry (Riva 128 Graphics Card, Nvidia, 1997)” de Analia Saban, una obra que representa una tarjeta gráfica para PC STB Velocity 128 con el GPU Nvidia Riva 128
1 comentarios
Comentarios de Hacker News
Esto sí que es multithreading en serio
— Ada Lovelace, 1843
Como alguien que a veces diseña chips, estoy haciendo una vidriera para la entrada de mi casa, y el tema será un medio sumador
Es mucho más pequeño que un Pentium, pero el gran reto es cómo mostrar todas las capas: silicio, implantación iónica, polisilicio, metal y vías; y planeo incluir solo 1 capa de metal
Probablemente el resultado se parecerá más a una pieza apilada en capas delgadas que a una vidriera tradicional
Es una estructura circular interesante. El telar de Jacquard influyó en la forma de entrada de las primeras computadoras, y ahora las computadoras están influyendo en la salida del telar
Cerca del cambio de siglo, uno de los clientes del padre, Maxwell von Neumann, era un fabricante de telares de Jacquard, y se dice que Max les contaba a sus hijos sobre su trabajo todos los días durante la cena
Soy el autor. Si tienen preguntas rebuscadas sobre el Pentium, con gusto las respondo
La historia de la fabricación de Fairchild en Shiprock es fascinante y dolorosa a la vez. Da gusto verla tan cuidadosamente investigada y organizada
Desde la perspectiva de alguien que vive cerca, en las comunidades navajo todavía queda una pobreza muy profunda
Para empeorar las cosas, la industria petrolera de la zona se fue a Texas, y en el último año también cerraron Four Corners Power Plant (PNM) y Navajo Mine (BHP)
Ambas fueron fuentes de empleo muy importantes para la gente navajo desde la década de 1970, y muchos negocios en ciudades cercanas como Farmington y Gallup también cerraron
Quienes pueden irse se mudan a lugares como Phoenix o Denver para no quedar atrapados en esta situación
Es un verdadero artículo joya. Conocía a los Navajo Code Talkers, pero nunca había oído la conexión con Shiprock
También me impresiona la forma en que el autor entrelaza de manera natural conocimientos de computación de bajo nivel. Es un texto que hasta podría mandarles a amigos sin formación técnica
Desde hace mucho veo la tecnología dura como una encarnación de nuestra cultura. Campos como semiconductores, manufactura avanzada y aeroespacial no son cosas que simplemente se puedan empezar de la nada; para construir algo valioso hacen falta mejoras a lo largo de varias generaciones
Así como la caída en la calidad de la cerámica en el Imperio romano mostró cómo la economía limitaba la tecnología, estas áreas sirven como excelentes indicadores tanto del progreso como del declive
Quizá la computación sea uno de los grandes umbrales que muestran la capacidad de toda una economía, o en un sentido más amplio, de toda una especie. Como el motor warp de Star Trek
Artículo realmente fascinante. No tenía ni idea de la historia navajo de Fairchild Semiconductor
Cuando este tapete sea desenterrado dentro de unos 2000 años, me pregunto cuántos debates y tesis doctorales generará en arqueología
No es muy común poder conectar ovejas y semiconductores
Me pregunto si alguien ya estará investigando oportunidades de IA ovina
Contrario a la creencia común, las ovejas no son tontas; simplemente su manera de ver el mundo sí es claramente muy distinta