DARPA tiene un ambicioso plan de $ 1.5 mil millones para reinventar la electrónica

Ilustración de un patrón de rayas rojas debajo de un chip de computadora azul que se llena con estrellas blancas de cinco puntas. Sra. tecnología

El año pasado, el Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA) , que financia una variedad de esfuerzos de investigación de cielo azul relevantes para el ejército de EE. UU., lanzó un programa de cinco años de $ 1.5 mil millones conocido como Electronics Resurgence Initiative (ERI) para apoyar el trabajo en avances en tecnología de chips. La agencia acaba de presentar el primer conjunto de equipos de investigación seleccionados para explorar enfoques no probados pero potencialmente poderosos que podrían revolucionar el desarrollo y la fabricación de chips en EE. UU.

La innovación de hardware ha pasado a un segundo plano frente a los avances de software en los últimos años, y eso molesta al ejército estadounidense por varias razones.

El final de una era

En la parte superior de la lista está la Ley de Moore, que sostiene que la cantidad de transistores instalados en un chip se duplica aproximadamente cada dos años, está llegando a sus límites (consulte La ley de Moore está muerta. ¿Y ahora qué?). Eso podría obstaculizar los futuros avances en la electrónica en la que confían los militares, a menos que las nuevas arquitecturas y diseños puedan permitir que continúe el progreso en el rendimiento de los chips.

También hay preocupaciones sobre el aumento del costo del diseño de circuitos integrados y sobre el aumento de la inversión extranjera, para lo cual léase chino, en el diseño y la fabricación de semiconductores (consulte China quiere fabricar los chips que agregarán IA a cualquier dispositivo).

El presupuesto de ERI representa alrededor de un aumento de cuatro veces en el gasto anual típico de DARPA en hardware. Los proyectos iniciales reflejan las tres amplias áreas de enfoque de la iniciativa: diseño de chips, arquitectura y materiales e integración.

Un proyecto tiene como objetivo reducir radicalmente el tiempo que lleva crear un nuevo diseño de chip, de años o meses a solo un día, mediante la automatización del proceso con aprendizaje automático y otras herramientas para que incluso los usuarios relativamente inexpertos puedan crear diseños de alta calidad.

Nadie sabe todavía cómo completar un nuevo diseño de chip en 24 horas de manera segura sin intervención humana, dice Andrew Kahng de la Universidad de California en San Diego, quien lidera uno de los equipos involucrados. Este es un enfoque fundamentalmente nuevo que estamos desarrollando.

Estamos tratando de diseñar la revolución de la elaboración de cerveza artesanal en la electrónica, dice William Chappell, jefe de la oficina de DARPA que administra el programa ERI. La agencia espera que las herramientas de diseño automatizado inspiren a las empresas más pequeñas sin los recursos de los gigantes fabricantes de chips, tal como los cerveceros especializados en los EE. UU. han innovado junto con los gigantes de la industria cervecera.

Nuevos materiales de chip y diseños inteligentes

Sin embargo, si vamos a ir más allá de la Ley de Moore, lo más probable es que se necesiten materiales radicalmente nuevos y nuevas formas de integrar la potencia informática y la memoria. Cambiar los datos entre los componentes de la memoria que los almacenan y los procesadores que actúan sobre ellos consume energía y crea uno de los mayores obstáculos para aumentar la potencia de procesamiento.

Otro proyecto de ERI explorará formas en las que los nuevos esquemas de integración de circuitos pueden eliminar, o al menos reducir en gran medida, la necesidad de cambiar los datos. El objetivo final es integrar de forma eficaz la potencia informática en la memoria, lo que podría conducir a aumentos drásticos en el rendimiento.

En el frente de la arquitectura de chips, DARPA quiere crear hardware y software que se pueda reconfigurar en tiempo real para manejar tareas más generales o especializadas, como aplicaciones específicas de inteligencia artificial. Hoy en día, se necesitan múltiples chips, lo que aumenta la complejidad y el costo.

Algunos de los esfuerzos de DARPA se superponen con áreas en las que ya se está trabajando extensamente en la industria. Un ejemplo es un proyecto para desarrollar Tecnología de sistema en chip 3D , cuyo objetivo es ampliar la Ley de Moore mediante el uso de nuevos materiales como nanotubos de carbono y formas más inteligentes de apilar y particionar circuitos electrónicos. Chappell reconoce la superposición, pero dice que el propio trabajo de la agencia es probablemente el mayor esfuerzo para hacer que [el enfoque] sea real.

No lo suficiente

Algunos piensan que DARPA y otras ramas del gobierno de EE. UU. que apoyan la investigación en electrónica, como el Departamento de Energía, deberían gastar aún más para estimular la innovación.

Erica Fuchs, profesora de la Universidad Carnegie Mellon y experta en políticas públicas relacionadas con tecnologías emergentes, dice que a medida que el desarrollo de chips se ha centrado en aplicaciones más específicas, las grandes empresas han perdido el apetito por gastar dinero en esfuerzos de investigación colaborativos, tal como lo es la Ley de Moore. vacilante.

Fuchs elogia el ERI, pero cree que el enfoque general del gobierno de EE. UU. para apoyar la innovación electrónica es fácilmente un orden de magnitud inferior a lo que se necesita para abordar los desafíos que enfrentamos. Esperemos que el movimiento de diseño de chips de base que DARPA está tratando de fomentar contribuya de alguna manera a cerrar la brecha.

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