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DARPA aviva la llama de la industria electrónica de EEUU

La meta principal de esta agencia es regresar el potencial científico y de innovación al país, para lo cual ha asignado un millonario presupuesto para apoyar proyectos que sean capaces de generar avances en el sector de circuitos integrados.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

La Agencia de Proyectos de Investigación Avanzados para la Defensa (DARPA, por sus siglas en inglés) acaba de anunciar los primeros proyectos que se beneficiarán de su iniciativa ERI, un plan que pretende el resurgimiento de la industria electrónica de Estados Unidos con el fin de regresar al país su hegemonía global en este segmento.

 

Desde el 2017, DARPA comenzó a financiar una amplia gama de investigaciones relevantes para el Ejército de Estados Unidos a través de un programa quinquenal de casi 1,300 millones de euros llamado Iniciativa de Resurgimiento Electrónico (ERI, por sus siglas en inglés), y actualmente retroalimenta importantes proyectos entre los que se encuentran uno para automatizar el diseño de chips con Inteligencia Artificial y otro para mejorar la integración de la potencia computacional y la memoria en las arquitecturas de procesamiento.

Ahora, durante la reciente Cumbre de la Iniciativa de Resurgimiento Electrónico 2018 de DARPA que se efectuó en San Francisco, la agencia acaba de presentar el primer grupo de equipos de investigación seleccionados para explorar enfoques con gran potencial para revolucionar el desarrollo y la fabricación de chips.

La Iniciativa de Resurgimiento Electrónico tiene tres objetivos principales: diseño, desarrollo de arquitecturas y materiales e integración. Para el área de diseño, el subdirector de la Oficina de Tecnología de Microsistemas de DARPA, Jay Lewis, anunció el financiamiento para proyectos bajo dos ejes: IDEA y POSH.

Uno de estos ejes tiene como objetivo reducir radicalmente el tiempo para crear un nuevo diseño de chip, logrando pasar dos años o meses o días. Para ello, la investigación intentará automatizar el proceso mediante Aprendizaje Automático de Máquinas y otras tecnologías de IA que permitan incluso que usuarios relativamente inexpertos puedan crear diseños de alta calidad.

Mientras tanto, en el campo de la arquitectura de chips, DARPA desea crear hardware y software que se puedan reconfigurar en tiempo real para ejecutar tareas más generales o especializadas, como Circuitos Integrados para Aplicaciones Específicas (ASICs) con Inteligencia Artificial.

La principal agencia de investigación de tecnología de Estados Unidos, DARPA, espera que las nuevas tecnologías que desarrollen a través de la iniciativa ERI, animen a más empresas a participar en el diseño y fabricación de chips.
   

En este sentido, el programa IDEA tiene como objetivo crear un generador de diseño “sin humanos en el circuito” que permita a usuarios sin desbordantes conocimientos de diseño electrónico completar la creación física del hardware en solo 24 horas. Para ello, DARPA otorgó uno de los fondos más grandes en ese sector ($24.1 millones de dólares) el cual administrará David White como responsable de la firma de automatización de diseño electrónico Cadence.

“Este programa preparará el escenario para mejorar todo el espectro de nuestras tecnologías analógica, digital, de verificación, paqueterías, herramientas EDA y tarjetas de circuito impreso, proporcionando a nuestros clientes las soluciones de habilitación de diseño de sistemas más avanzadas”, dijo Anirudh Devgan, presidente de Cadence, en un comunicado.

En el caso de POSH (Open Source Hardware) tiene como objetivo llevar la cultura y la capacidad de código abierto al diseño de hardware. "Para ayudar a democratizar el acceso a SoCs personalizados y de alto rendimiento, el programa POSH busca desarrollar un ecosistema sostenible de IP de fuente abierta y herramientas de validación que lo acompañen”, dijo en un comunicado Andreas Olofsson, gerente de programa líder de IDEA y POSH.

“A través de POSH, esperamos eliminar la necesidad de comenzar de cero con cada nuevo diseño, creando una base verificada desde la podamos construir, a la vez que proporcionamos una seguridad más profunda a los usuarios basada en el proceso de inspección de fuente abierta”, mencionó.

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Algunos de los esfuerzos de DARPA coinciden con otras investigaciones en las que la industria ya está trabajando. Un ejemplo, es un proyecto para desarrollar tecnología 3D para sistemas en chip (SoC), que pretende ampliar la Ley de Moore mediante nuevos materiales como nanotubos de carbono y formas más inteligentes de apilamiento y división al interior de los circuitos.

Es por ello que DARPA concentra sus expectativas en apuntar hacia un futuro en el que los sistemas en chips contengan una gran cantidad de hardware especializado, como aceleradores cableados para hacer funciones particulares rápidas en lugar de centrarse en la informática generalizada.

Al amparo financiero de DARPA, también emergieron dos programas de desarrollo de arquitecturas denominados Software Defined Hardware (SDH) y Domain-Specific System on Chip (DSSoC). El primero tiene el objetivo de desarrollar hardware y software que se puedan reconfigurar en tiempo real en función del tipo de datos que procesen, adaptando la arquitectura informática para la carga de trabajo en milisegundos. El proyecto de Stephen Keckler de Nvidia, incluye la participación de investigadores del MIT, la Universidad de Illinois Urbana-Champaign y la Universidad de California, para la cual se asignaron $22.7 millones de dólares para su financiamiento y ejecución.

Por último, se anunciaron $1.5 millones de dólares para potenciar proyectos elegidos en el área de materiales e integración. En este campo, DARPA presentó a los equipos ganadores en dos nuevos programas: Fundamentos Requeridos para el Cálculo Nuevo (FRANC) y el Sistema Monolítico Tridimensional en un Chip (3DSoC).

Al Ejército de Estados Unidos también le preocupa el costo cada vez mayor de diseñar nuevos circuitos integrados de forma convencional, y la iniciativa ERI les otorgará esperanzas sólidas para continuar innovando en sus proyectos que requieren de hardware más poderoso.
   

El 3DSoC tiene como meta obtener una mejoría en el tiempo de procesamiento, un incremento en potencial y la reducción del consumo de energía mediante el crecimiento de múltiples capas de circuitos interconectados encima de una base CMOS.

Un grupo liderado por Max Shulaker del MIT obtuvo la mayor parte de los fondos de investigación ($61 millones de dólares) para un ambicioso proyecto que pretende demostrar que un sistema 3D monolítico que utiliza tecnología de fabricación de 90 nanómetros puede igualar el rendimiento de un chip CMOS fabricado con la tecnología más actual, una tecnología de procesamiento sumamente avanzada.

Más inversión

Hay quienes piensan que DARPA y otras ramas del gobierno estadounidense que apoyan la investigación electrónica como el Departamento de Energía, deberían invertir aún más para estimular la innovación.

La profesora de la Universidad Carnegie-Mellon, Erica Fuchs, experta en políticas públicas relacionadas con tecnologías emergentes, explica que a medida que el desarrollo de chips se ha ido centrando en aplicaciones más específicas, las grandes compañías han perdido el interés por invertir fondos en investigaciones colaborativas, al igual que la Ley de Moore ha perdido fuerza.

Revivir la Ley de Moore

Una de las razones de peso que motivó a DARPA para comenzar este ambicioso programa de empoderamiento de la industria tecnológica norteamericana, radica en el estancamiento de la llamada Ley de Moore, que sostiene que el número de transistores instalados en un chip se duplica aproximadamente cada dos años. El hecho de que la ley no siga avanzando como se suponía podría obstaculizar futuros avances electrónicos de los que dependen los militares. Para solucionarlo, el Ejército necesita que aparezcan nuevas arquitecturas y diseños que permitan seguir aumentando el rendimiento de los chips.

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