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Fuente: Red150770 / Dreamstime.com
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La producción actual de chips de silicio asciende a unos 20 mil millones por año. Eso puede no ser suficiente para la expansión de internet. La respuesta puede estar en la electrónica de la educación.
Desde los albores de la informática digital, los innovadores han estado buscando una mayor potencia y eficiencia informática. El ENIAC usó casi 18,000 tubos de vacío y pudo realizar cálculos en segundos que hubieran tomado semanas por esfuerzo humano. Los transistores luego redujeron el tamaño y el costo de los dispositivos electrónicos. Y el circuito integrado progresó de contener solo un puñado de transistores y puertas lógicas a miles de millones en un chip. Pero el próximo gran salto en la tecnología informática puede ser más sobre la ubicuidad que el poder.
¿La solución? Sensores, sensores en todas partes! El profesor Donald Lupo de la Universidad Tecnológica de Tampere (TUT) en Finlandia está trabajando en ideas que faciliten el desarrollo de Internet de las cosas (IoT). La producción actual de chips de silicio asciende a unos 20 mil millones por año. Pero en previsión del requisito de billones de sensores, el Prof. Lupo y sus colegas están trabajando en un concepto más amplio. Sus proyectos se centran en Internet de todo (IoE). (Para obtener más información sobre IoT, consulte ¿Cuáles son las principales fuerzas impulsoras para Internet de las cosas (IoT)?)
Me fascinó el trabajo del profesor Lupos después de leer un artículo de IEEE para el que fue entrevistado. Para cumplir con los crecientes requisitos de conectividad bajo demanda, el Prof. Lupo y sus equipos están trabajando para hacer posible la electrónica ubicua de bajo costo y ambientalmente sostenible. TUT, ubicada en la tercera ciudad más grande de Finlandia, Tampere, tiene una calificación de 11th en el mundo en términos de colaboración industrial. El Prof. Lupo está involucrado en dos proyectos allí en el Laboratorio de Electrónica Futura de TUT. Aproveché mi amistad con el profesor de múltiples talentos para preguntarle sobre ellos.
Prof. Lupo: “Uno se llama ed, energy Autonomous UniversaL (PAUL), plataforma para sensores y dispositivos inalámbricos multifuncionales, que es un proyecto de 5 años financiado por Tekes con el objetivo de desarrollar la tecnología para habilitar Internet de todo. El otro es una gran "Apertura estratégica" financiada por Tekes llamada The Naked Approach, coordinada por VTT y con la Universidad de Oulu, la Universidad de Aalto, Demos Helsinki y la Universidad de Laponia que participan además de TUT. Este proyecto analiza más globalmente la visión de pasar de una sociedad centrada en dispositivos a una vida hiperconectada sin dispositivos, en la que los servicios aparecen según sea necesario y desaparecen cuando ya no se necesitan ".
El profesor Paul Berger de la Universidad de Ohio ha tomado una cátedra FiDiPro en TUT. Los profesores Lupo y Berger, así como su equipo, provienen de diversos entornos y campos para formar un enfoque internacional multidisciplinario de la innovación técnica. El proyecto PAUL tiene cuatro objetivos:
- Recolección de energía mejorada.
- Dispositivos electrónicos de alta velocidad
- Tecnología de integración híbrida
- Integración completa de la deposición de capa atómica de rollo a rollo (ALD)
Esto es todo acerca de la electrónica ed. La Internet de todo utilizará sensores en cualquier lugar y en todas partes. Le pregunté al profesor Lupo sobre los principales obstáculos para la integración de ALD y la producción en masa de dispositivos electrónicos de alta velocidad. (Para obtener más información sobre los dispositivos IoT, consulte ¿Son los dispositivos portátiles una amenaza para las redes corporativas?)
Prof. Lupo: “El obstáculo durante mucho tiempo fue el hecho de que fue un proceso en serie muy lento en el que se necesitaba colocar materiales esencialmente una capa atómica a la vez y bombear la cámara de reacción cada vez. Recientemente, los principales fabricantes de equipos ALD (por ejemplo, Picosun y Beneq, ambas compañías finlandesas, pero creo que otros también están activos) han estado desarrollando máquinas ALD continuas e incluso máquinas de rollo a rollo que pueden depositarse en sustratos flexibles. Todavía hay trabajo por hacer en esta área y estamos buscando activamente la combinación de ALD e ing, pero para las películas delgadas (no más de unas pocas decenas de nanómetros) creo que puede ser una buena solución de fabricación ”.
El profesor Lupo ha escuchado rumores de que ALD ya ha estado en uso en la producción de chips de silicio desde 2007. Pero la electrónica de PAUL es algo diferente. Mi siguiente pregunta: ¿Está proponiendo el fin del silicio?
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Prof. Lupo: "¡Absolutamente no! O al menos no su reemplazo por ing. La densidad de los dispositivos que obtienes en los chips CMOS en las computadoras es asombrosa y también lo es la velocidad. ing siempre tendrá estructuras más grandes y, por lo tanto, menos chips. Por lo tanto, la gran reducción de datos (computadoras, servidores) probablemente será CMOS durante mucho tiempo, y el reemplazo puede ser algo completamente diferente según los fenómenos cuánticos. ed electronics abrirá áreas para la electrónica y la inteligencia ubicua donde el silicio ya es demasiado poderoso y sobredimensionado ".
El segundo proyecto en la cartera del Prof. Lupos trabaja de la mano con electrónica de educación. "The Naked Approach" utiliza sensores en cualquier lugar y en cualquier lugar al que vaya el usuario. Imagina un mundo digital sin gadgets. Ya sea en casa, en el trabajo, en el centro comercial, en un restaurante o incluso caminando por la calle, los servicios se materializan cuando es necesario y luego desaparecen cuando el usuario termina con ellos. Este video de YouTube ilustra el concepto. El sitio web de Enfoque Desnudo explica más. "Se examinan cuestiones como el roaming, el reconocimiento, la privacidad y las interfaces, así como los denominados dispositivos" stick-it-on-devices ", dice el profesor Lupo.
Sintiendo un poco de desconcierto en mis preguntas, el profesor Lupo amablemente proporcionó otro resumen de la tecnología:
Prof. Lupo: "La solución para habilitar dispositivos inteligentes en todas partes incluye:
- Autonomía energética con materiales no tóxicos. Esta es la parte de cosecha y almacenamiento. También se puede aplicar a dispositivos que incluyen chips de silicio, y de hecho esperamos que llegue al mercado antes que los circuitos completamente editados, probablemente en unos pocos años.
- Circuitos ed, flexibles y de bajo costo: esta es la parte para hacer que la electrónica ed tenga un rendimiento lo suficientemente bueno (velocidad, baja energía, etc.) para usarse en estos dispositivos ubicuos. Creemos que una combinación de ALD e ing será un camino a seguir, pero este es un esfuerzo a más largo plazo, donde espero una prueba de principio en el laboratorio en los próximos años, pero unos años más antes de que tales cosas puedan comercializarse ".
Esto tiene el aspecto de una tecnología innovadora. ¿Tiene alguna ilusión de que PAUL o The Naked Approach podrían representar un paso evolutivo en la escala del transistor o el circuito integrado?
Prof. Lupo: “Probablemente no solo en nuestros grupos, pero si consideras el trabajo que se está haciendo en el mundo hoy, creo que el trabajo que nosotros y otros estamos haciendo en autonomía energética y en circuitos libres de silicio (¿macroelectrónica?) Podría tener efecto similar en nuestras vidas que el desarrollo anterior de la microelectrónica ha tenido en nuestras vidas, al hacer que la idea de Internet de todo o billones de sensores sea factible y ecológicamente sostenible ".
Mi enfoque inicial fue investigar al profesor Lupo para compararlo con las tecnologías existentes. ¿Cuál es el futuro de la electrónica de educación y cuál será su lugar en el mercado a la sombra de la potente tecnología de chips de silicio?
Prof. Lupo: “Ed Electronics probablemente nunca se pondrá al día con CMOS o un sucesor similar para microprocesadores de alta densidad y alta velocidad y chips complejos. Pero creemos que estos sensores omnipresentes no necesitarán ese nivel de capacidad de procesamiento, y que a este nivel (suficiente para medir algunos parámetros simples, procesar algunos datos y comunicarse con un nodo inalámbrico) puede habilitar una cantidad de dispositivos que no son realmente factibles con silicio. También creemos que ALD será una parte clave de esta ecuación ".
Por lo tanto, todos podemos esperar una experiencia diaria de Internet de todo que aproveche la electrónica ed y los sensores ubicuos. Todos quieren más conectividad. Pero el profesor Lupo habló con entusiasmo sobre los posibles usos de la tecnología médica, como los sensores inalámbricos de EKG, la telemetría remota de signos vitales o una gran cantidad de otras aplicaciones de diagnóstico. Sin duda, un futuro sin dispositivos con una amplia distribución de conectividad caracterizará el crecimiento exponencial de Internet y la evolución hacia Internet de todo. Los circuitos inteligentes baratos y ecológicos pueden marcar la diferencia.