Madrid impulsa los chips fotónicos para acelerar la Inteligencia Artificial y reducir el consumo energético
La Comunidad de Madrid trabaja para facilitar a la industria el acceso a tecnologías de vanguardia en fotónica integrada, un ámbito que permite procesar y transmitir información a velocidades extremadamente altas mediante el uso de luz en lugar de electricidad y, al mismo tiempo, reducir el consumo energético.
El Instituto Madrileño de Estudios Avanzados IMDEA Networks, ubicado en Leganés, participa en el proyecto PIXEurope, una iniciativa que trabaja en la implantación de una línea piloto destinada a ensamblar y caracterizar chips fotónicos de alta velocidad.
Esta tecnología está llamada a tener una creciente presencia en ámbitos como las telecomunicaciones, la Inteligencia Artificial, los centros de datos, la medicina, la detección mediante imagen, el vehículo autónomo y el cuidado del medio ambiente.
Las previsiones recogidas por la Comunidad de Madrid apuntan a que la producción de chips fotónicos crecerá más de un 400 % durante los próximos diez años, impulsada por las necesidades de una sociedad digital que requiere una capacidad cada vez mayor para procesar y transferir información.
Chips que utilizan luz para procesar la información
La principal característica de un chip fotónico es que utiliza la luz en vez de la electricidad para procesar información.
Esta propiedad resulta especialmente relevante en las actuales redes de comunicaciones, donde la información se transmite a través de fibras ópticas.
La utilización de fotones permite que estos circuitos puedan procesar y transferir información a velocidades extremadamente altas y con un menor consumo energético, dos características especialmente importantes ante el crecimiento de las necesidades tecnológicas.
Su potencial, sin embargo, va más allá de las comunicaciones. Los chips fotónicos también permiten desarrollar sensores avanzados con aplicaciones en otros ámbitos. Entre los ejemplos planteados se encuentra la posibilidad de utilizarlos para detectar enfermedades mediante el análisis del aliento.
IMDEA Networks participa en el proyecto PIXEurope
La participación madrileña se desarrolla a través de IMDEA Networks, que trabaja dentro del proyecto PIXEurope en tecnologías destinadas al ensamblaje y caracterización de estos dispositivos.
El objetivo de PIXEurope es impulsar el acceso a tecnologías avanzadas dentro de uno de los sectores considerados críticos de la industria de los semiconductores y, posteriormente, ofrecer estas capacidades como servicios para favorecer su utilización por parte de la industria.
La iniciativa pretende además contribuir a la creación de nuevas empresas de base tecnológica, conocidas como deep-tech, así como generar empleos de alta cualificación y atraer talento.
PIXEurope está cofinanciado por la Comisión Europea a través de la Chips Joint Undertaking.
Una producción que podría crecer más de un 400 % en diez años
Las previsiones sobre el desarrollo de esta tecnología apuntan a una fuerte expansión durante la próxima década.
Según la información facilitada, la producción de chips fotónicos crecerá más del 400 % en los próximos diez años debido a las nuevas necesidades vinculadas a la digitalización.
Las aplicaciones abarcan sectores muy diferentes, desde las telecomunicaciones y la Inteligencia Artificial hasta la medicina y la atención sanitaria, pasando por la detección a través de imagen y el vehículo autónomo.
El desarrollo de estas aplicaciones requerirá combinar las capacidades de los chips microelectrónicos y los fotónicos.
Mientras los primeros procesan la información mediante electrones, los chips fotónicos utilizan fotones, lo que permite alcanzar velocidades extremadamente altas de procesamiento y transferencia con un consumo energético menor.
La combinación de chips electrónicos y fotónicos
Uno de los campos en los que trabajará específicamente IMDEA Networks en la Comunidad de Madrid será el ensamblaje y encapsulado que permita combinar chips fotónicos y electrónicos.
Precisamente en esta combinación se encuentran actualmente algunos de los principales elementos que limitan la velocidad.
El trabajo permitirá descongestionar las vías de comunicación de datos entre chips, un aspecto especialmente relevante en infraestructuras que necesitan mover enormes cantidades de información.
Esta capacidad puede resultar decisiva tanto para los centros de datos como para el entrenamiento de algoritmos de Inteligencia Artificial, donde la velocidad de comunicación entre los diferentes componentes condiciona las prestaciones del conjunto.
La fotónica entra en el desarrollo de la Inteligencia Artificial
La aplicación de circuitos fotónicos también comienza a tener presencia en el desarrollo de las tecnologías utilizadas para la Inteligencia Artificial.
La información aportada señala como ejemplo el paso dado por NVIDIA, que llevará a cabo la producción de chips destinados a entrenar los modelos de IA más avanzados en centros de datos incorporando circuitos fotónicos junto a sus procesadores gráficos.
La finalidad de esta combinación será incrementar la velocidad de cálculo, aprovechando las características de la fotónica para acelerar la transferencia de información.
El ejemplo refleja la importancia que puede adquirir la combinación de microelectrónica y fotónica en unas infraestructuras digitales sometidas a necesidades crecientes de procesamiento.
Aplicaciones en telecomunicaciones, medicina y vehículo autónomo
El alcance previsto para los chips fotónicos no queda limitado a los centros de datos o la Inteligencia Artificial.
Durante los próximos años, esta tecnología tendrá aplicaciones en telecomunicaciones, detección mediante imagen, vehículo autónomo, medicina y atención sanitaria, además de otros ámbitos relacionados con el cuidado del medio ambiente.
La posibilidad de transmitir grandes cantidades de información rápidamente y con un consumo energético inferior convierte a la fotónica integrada en una tecnología con capacidad para responder a diferentes necesidades de la sociedad digital.
Con la participación de IMDEA Networks en PIXEurope, la Comunidad de Madrid busca facilitar a la industria el acceso a estas tecnologías y avanzar en las técnicas necesarias para combinar los componentes fotónicos con los electrónicos.
El proyecto persigue así no solo desarrollar capacidades tecnológicas, sino también ponerlas posteriormente a disposición de la industria, favorecer la aparición de empresas deep-tech, crear empleo altamente cualificado y atraer talento en torno a un sector que afronta una importante expansión durante la próxima década.