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AMPLIARa Universidad Nacional del Sur creó chips en 3D que podrían servir para cámaras inteligentes

Los chips del futuro ya se diseñan en la Argentina

Desde el primer circuito integrado o “chip”, desarrollado en 1958 por un ingeniero de Texas Instrument que ganaría por ese logro el Nobel de Física en el 2000, la evolución de estos dispositivos ha sido vertiginosa. Ahora, científicos de la Universidad Nacional del Sur (en Bahía Blanca) desarrollaron un prototipo científico de una retina electrónica inteligente en una novedosa tecnología de chips denominada 3D.

Agencia CyTA-Instituto Leloir

El chip, que podría aplicarse en micro-cámaras inteligentes, “sería capaz de observar una escena e identificar situaciones para, por ejemplo, ayudar en la navegación asistida de robots, vehículos y personas; o prevenir accidentes en calles, rutas, o ambientes laborales”, explica el doctor Pedro Julián, profesor e investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computadoras de la Universidad Nacional del Sur (UNS) e investigador responsable de Tecnópolis del Sur, un parque tecnológico en formación situado en Bahía Blanca.

Diseñado por el grupo de Microelectrónica de la Universidad Nacional del Sur (UNS), el chip de 2.5mm x 2.5mm (que sería una de las primeras retinas artificiales construidas en esta novedosa tecnología 3D) captura imágenes a la vez que las puede procesar a una tasa de miles de cuadros por segundo, mientras que una cámara normal solo captura unos cincuenta cuadros por segundo y no realiza ningún análisis sobre el video capturado. “Posee dos pisos: el piso superior captura la luz mediante pixels similares a los de cualquier cámara digital; el inferior, en tanto, tiene una red de neuronas interconectadas que trabaja en sincronía con los pixels superiores y un microprocesador que coordina las funciones de las neuronas”, explica el doctor Julián.

El chip 3D fue presentado en la tercera Escuela de Verano de la Sociedad de Circuitos y Sistemas del IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), organizada en Buenos Aires por la UNS durante febrero. Esta escuela de capacitación de jóvenes ingenieros, forma parte de las actividades de un proyecto internacional (PICT) de la UNS financiado por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva para la formación de recursos humanos y el desarrollo de chips 3D en colaboración con la Universidad Johns Hopkins (Estados Unidos), la Universidad de Maryland (Estados Unidos), la Universidad de Sydney (Australia), y el Instituto Tecnológico de Costa Rica.  

La tecnología de chips 3D permite literalmente “apilar” circuitos integrados convencionales, e interconectarlos entre sí. Julián hace una analogía con las viviendas: de la misma manera que la cantidad de gente que puede albergar un edificio es muy superior a la de una casa, la cantidad de transistores en un chip 3D es muy superior a la de uno convencional. “Además tienen la ventaja adicional de que los chips que constituyen cada uno de los ‘pisos’ del chip 3D, pueden ser de distintas tecnologías especializadas, por ejemplo, para comunicaciones, para memoria, para procesamiento, o para sensores”, agrega. 

“Los chips tridimensionales están revolucionando la industria de los semiconductores, dado que los clientes necesitan nuevas maneras de obtener mas performance y funcionalidad. Muchas compañías ya están adoptando esta tecnología. El impacto en la industria en general será dramático”, señaló Robert Patti, director de Tecnología de Tezzaron Semiconductors (pionera en la integración 3D). En la opinión de Subramanian Iyer, Jefe de Tecnología de la División de Microelectrónica de IBM, y responsable de estrategia tecnológica y competitividad en las áreas de memoria e integración 3D, “en unos seis años la tecnología 3D estará instalada por completo en el mercado”.

En los años ‘60 los circuitos integrados contenían unos pocos transistores. Desde ese momento evolucionaron a un ritmo exponencial, y en la actualidad, los circuitos integrados contienen miles de millones de transistores. Este progreso se logró gracias al perfeccionamiento de las técnicas de fabricación, que hoy día permiten realizar transistores de algunas decenas de nanómetros (1 nanómetro es la mil millonésima parte de 1 metro). “Para imaginar la sofisticación alcanzada, ‘dibujar’ un transistor nanométrico como los actuales, es equivalente a dibujar el contorno de una moneda desde unos 2 ó 3 mil kilómetros de altura. La última fábrica actualmente en construcción en Taiwan, que permitirá producir chips con transistores de 28 nanómetros, requirió una inversión estimada de 9.400 millones de dólares”, puntualiza el ingeniero de la UNS.

Desde hace varias décadas el diseño de un chip y su fabricación se han separado. En otras palabras, es posible diseñar el chip para una computadora en Argentina y hacerlo fabricar en Estados Unidos, Taiwán, Israel, Japón o Europa. Es la misma diferencia entre el arquitecto que hace el plano de una casa, y el equipo que la construye.

Gracias a la visión de largo plazo del Ministerio de Ciencia y Tecnología que impulsó proyectos estratégicos en microelectrónica, a través de sus programas de financiamiento, y al apoyo fundamental de CONICET y de la Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires para la formación de recursos humanos, hoy la Argentina tiene la capacidad de diseñar chips sofisticados como los empleados en netbooks, smartphones y procesadores para TV interactiva, y de esta manera incursionar en un negocio global de gran valor agregado. “Estos es posible sin necesidad de construir ninguna fábrica. Solo con gente muy preparada, ingenio, computadoras y las herramientas adecuadas de software”, asegura Julián.  

Recuadro

Máquinas pensantes

En el futuro, los chips seguirán incrementando su potencialidad, permitiendo circuitos electrónicos más complejos, con menos utilización de energía y mayor capacidad de comunicación. Pero sin duda alguna, la integración de la electrónica con organismos vivientes constituye el próximo hito relevante. “Ya se han reportado en artículos científicos experimentos preliminares de circuitos integrados que se interconectan con distintos tipos de nervios y tejidos, en el camino visual, en el nervio auditivo, y en la espina dorsal. Incluso, utilizando arreglos de microelectrodos sobre la cabeza, se han logrado controlar dispositivos electrónicos con el pensamiento”, afirma el ingeniero Julián.