Computadoras del tamaño de hormigas

Una computadora de dos milímetros cuadrados es el comienzo de un esfuerzo para hacer chips que pueden poner ordenadores en cualquier lugar de la tan cacareada «Internet de las Cosas»

Si Internet es llegar a todas partes, desde las píldoras que se ingieren a los zapatos en sus pies, entonces los equipos tendrán que hacerse mucho más pequeños. Un nuevo microchip de dos milímetros cuadrados y que contiene casi todos los componentes de un ordenador minúsculo funcionamiento es un prometedor comienzo.

El chip KL02, hecho por Freescale, es más pequeño en cada lado que la longitud de la mayoría de las hormigas y tienen memoria, RAM, un procesador, y más. La génesis del chip fue un cliente pidiendo ayuda para crear un dispositivo inalámbrico suficientemente pequeño como para ser fácilmente ingerido, y lo suficientemente barato para ser considerado «digerible». Freescale ofrece ahora el chip para la venta general, y además se ha embarcardo en un proyecto de impulso de I+D para crear computadoras más pequeñas que también incluyan sensores y conexiones de datos inalámbricas.

«La Internet de las cosas es, finalmente, sobre servicios, como su termostato conectado a Internet y sabiendo cuándo vas a venir a casa», dice Kaivan Karimi, director de estrategia global para microcontroladores de Freescale», pero la tecnología de estos [servicios] se basa en el procesamiento y sensores embebidos».

Si los sensores conectados se han de extender por todo el mundo que nos rodea, las tecnologías deben reducirse de tamaño, consumo de energía, y precio, dice Karimi. Freescale está apostando a que una de las mejores maneras de hacerlo sea integrar, en un solo chip, componentes como procesadores, memoria, sensores, radios y antenas que normalmente se colocan sobre una placa de circuito.

Freescale comenzará a ofrecer el KL02, y algunos microcontroladores un poco más grandes, todos con Wi-Fi integrado, a finales de este año. La conectividad inalámbrica se agrega poniendo las entrañas de un chip de radio sobre los diseños actuales. La compañía también está trabajando para perfeccionar la tecnología de incluir en el encapsulado chips y otros componentes juntos para permitir muchos más equipos de escala milimétrica.

«Se deben unir todas estas cosas heterogéneas e integrarlas», dice Karimi, «pero tenemos que averiguar cómo estos componentes pueden coexistir sin degradar su rendimiento.»

Poner sensores y otros componentes juntos crea desafíos, ya que producen cada uno su propio tipo de ruido electrónico que puede interferir con el funcionamiento de otros componentes. Es un área de la ingeniería de chips que repentinamente se vuelve más importante que el poder de procesamiento, dice Karimi. «Es un ejercicio de envases, no un problema de la ley de Moore, y la versión definitiva miniaturizada requiere diferentes tipos de tecnología de envasado de los que hemos utilizado en el pasado.»

Uno de los retos en el diseño de chips compactos es que la memoria flash, del tipo que se encuentra en los teléfonos inteligentes, crea interferencias de chips de radio. En chips muy pequeños como para evitar este problema, los ingenieros de Freescale diseñan diminutas jaulas de Faraday alrededor de la memoria para encerrar este ruido electrónico.

Freescale está apostando a que una tecnología llamada empaque redistributivo de chips (RCP), desarrollada en gran parte por ellos, va a hacer posible superar problemas similares. Se ha utilizado durante algunos años en los sistemas de defensa que necesitaban electrónica muy compacta capaz de soportar condiciones extremas de calor y presión. «No es una tecnología futurista, porque partes de ella han estado presente en aplicaciones muy específicas», dice Karimi. «Esto permite empaques con una pequeña área, y veremos esta tecnología emigrando a los [usos] para consumidores, industriales y de automóviles.»

RCP también hace que sea posible apilar componentes y chips; una posibilidad que se está explorando en el proceso de la integración de antenas, así como circuitos de radio, en los chips.

«Estos encapsulados a escala se están acercando al punto de diseño del «polvo inteligente», dice Prabal Dutta, profesor asistente en la Universidad de Michigan, en referencia a la idea de que diminutos sensores muy baratos eventualmente podrían ser dispersados como polvo para recopilar datos.

Sin embargo, Dutta recuerda que solo el encapsulado no puede resolver todos los problemas de hacer diminutos los ordenadores multifuncionales, y dice que será necesario trabajar en los componentes que se están empaquetando juntos. «Todo los componentes del sistema: sensores, informática, comunicaciones inalámbricas, almacenamiento de datos y conversión de energía, requerirán mucha atención», afirma Dutta, siendo el consumo de energía un desafío particular. «Cuando un [ordenador en miniatura] se reduce en longitud, su volumen cae en forma cúbica, es decir, la capacidad de la batería cae rápidamente», señala, un problema que Dutta enfrenta en su proyecto de diseño de sensores de radio equipados sólo un milímetro cúbico de tamaño.

Karimi acepta que las baterías son un problema, diciendo que Freescale está trabajando con socios en el desarrollo de componentes para captación de energía: calor, ondas de radio o de luz, que podrían alimentar dispositivos muy pequeños.

Freescale no es la única empresa fabricante de chips que ve potenciales ganancias en el suministro de chips para una nueva ola de sensores y otros ordenadores pequeños que alimenten de datos a Internet. Los chips KL02 de la compañía se basan en un diseño anunciado por ARM el año pasado como el microprocesador de mayor eficiencia energética del mundo, que otras empresas también han licenciado. Sin embargo, dice Karimi, la tecnología de empaque RCP, crucial para las ambiciones de Freescale, está protegida por patentes.

Luego de que se publicase la versión original de este artículo, donde se afirma que Freescale añadiría Wi-Fi a sus chips compactos a finales de este año, la información fue actualizada. De hecho, las que se añadirán son otras tecnologías inalámbricas que utilizan la misma banda de frecuencias pero con menor consumo de energía.

Fuente: Technology Review. Aportado por Eduardo J. Carletti

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