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Se busca para Internet de las cosas: computadoras del tamaño de una hormiga
Si Internet va a llegar a todas partes, desde las pastillas que ingiere hasta los zapatos en sus pies, entonces las computadoras necesitarán hacerse mucho más pequeñas. Un nuevo microchip de dos milímetros cuadrados y que contiene casi todos los componentes de una pequeña computadora en funcionamiento es un comienzo prometedor.
Mini computadora: El diminuto microcontrolador KL02, fabricado por Freescale, fue creado para permitir computadoras inalámbricas tragables y contiene un procesador, memoria y RAM que ahorran energía.
El Microprocesador KL02 , hecho por Freescale , es más corto en cada lado que la mayoría de las hormigas son largas y se acumula en la memoria, la RAM, un procesador y más. La génesis del chip fue un cliente que pidió ayuda para crear un dispositivo inalámbrico lo suficientemente pequeño como para ser tragado fácilmente y lo suficientemente barato como para ser considerado digerible. Freescale ahora ofrece el chip a la venta general y también se está embarcando en un impulso de I + D para crear computadoras más pequeñas que también incluyan sensores y conexiones de datos inalámbricas.
La Internet de las cosas se trata, en última instancia, de servicios, como que su termostato se conecte a Internet y sepa cuándo volverá a casa, dice Kaivan Karimi, director de estrategia global para microcontroladores en Freescale, pero la tecnología en la que se basan esos [servicios] está integrada procesamiento y sensores.
Si los sensores conectados se van a extender por todo el mundo que nos rodea, esas tecnologías deben reducirse en tamaño, consumo de energía y precio, dice Karimi. Freescale apuesta a que una de las mejores formas de hacerlo es integrar, en un solo chip, componentes como procesadores, memoria, sensores, radios y antenas que normalmente se colocarían en una placa de circuito.
Freescale comenzará a ofrecer el KL02 y algunos microcontroladores un poco más grandes, con Zigbee o Bluetooth inalámbrico de bajo consumo integrado a finales de este año. La conectividad inalámbrica se agrega agregando las agallas de un chip de radio a los diseños actuales. La compañía también está trabajando para refinar la tecnología para empaquetar chips y otros componentes juntos para permitir muchas más computadoras a escala milimétrica.
Todas estas cosas heterogéneas deben unirse e integrarse, dice Karimi, pero tenemos que descubrir cómo estos componentes pueden coexistir sin degradar su desempeño.
Acercar los sensores y otros componentes crea desafíos porque cada uno produce su propio tipo de ruido electrónico que puede interferir con el funcionamiento de otros componentes. Es un área de la ingeniería de chips que de repente es más importante que la potencia de procesamiento, dice Karimi. Es un ejercicio de empaquetado, no un problema de la Ley de Moore, y la versión miniaturizada definitiva requiere diferentes tipos de tecnología de empaque de la que usamos en el pasado.
Un desafío en el diseño de chips compactos es que la memoria flash, del tipo que se encuentra en los teléfonos inteligentes, crea interferencias para los chips de radio. En chips demasiado pequeños para evitar el problema, los ingenieros de Freescale diseñan pequeñas jaulas de Faraday alrededor de la memoria para bloquear este ruido electrónico.
Freescale apuesta a que una tecnología llamada empaquetado de chips redistributivos (RCP), desarrollada en gran parte internamente, permitirá superar problemas similares. Se ha utilizado durante algunos años en sistemas de defensa que necesitaban componentes electrónicos muy compactos capaces de soportar temperaturas y presiones extremas. No es una tecnología futurista, porque partes de ella han existido en aplicaciones muy específicas, dice Karimi. Sí permite paquetes con un área de huella muy pequeña, y veremos que esta tecnología migrará a [usos] de consumo, industrial y automotriz.
RCP también permite apilar componentes y chips; una posibilidad que se está explorando es utilizar el proceso para integrar antenas, así como circuitos de radio, en chips.
Este tipo de envases a escala de obleas se están acercando a los puntos de diseño de 'polvo inteligente', dice Prabal Dutta , profesor asistente de la Universidad de Michigan, refiriéndose a la idea de que sensores diminutos y muy baratos podrían eventualmente esparcirse como polvo para recopilar datos.
Sin embargo, Dutta señala que el empaque por sí solo no puede resolver todos los problemas de fabricar computadoras pequeñas y multifuncionales, y dice que será necesario trabajar en los componentes que se empaquetan juntos. Todos los componentes del sistema (detección, computación, comunicaciones inalámbricas, almacenamiento de datos y conversión de energía) necesitarán una atención cuidadosa, dice Dutta, con el consumo de energía como un desafío particular. A medida que la longitud de una [computadora en miniatura] se reduce, su volumen cae cúbicamente, lo que significa que la capacidad de la batería cae rápidamente, señala, un problema que enfrenta Dutta en su proyecto de diseño de sensores equipados con radio de solo un milímetro cúbico de tamaño.
Karimi está de acuerdo en que las baterías son un problema y dice que Freescale está trabajando con socios para desarrollar componentes de recolección de energía (calor, ondas de radio o luz) que podrían alimentar dispositivos muy pequeños.
Freescale no es la única empresa de chips que ve un beneficio potencial en el suministro de chips para una nueva ola de sensores y otras computadoras diminutas que alimentan datos a Internet. El chip KL02 de la empresa se basa en un diseño anunciado por ARM el año pasado como el microprocesador con mayor eficiencia energética del mundo, que otras empresas también están autorizando. Sin embargo, dice Karimi, la tecnología de envasado RCP crucial para las ambiciones de Freescale está protegida por patentes.
Actualizado 29/05/2013
La versión original de este artículo decía que Freescale agregaría Wi-Fi a sus chips compactos a finales de este año. De hecho, se agregarán otras tecnologías inalámbricas que utilizan la misma banda de frecuencia pero con un menor consumo de energía.