Foto: El pequeño microcontrolador KL02, fabricado por Freescale, ha sido creado para poder producir ordenadores inalámbricos ingeribles, y contiene un procesador eficiente en cuanto al uso de energía, así como memoria y memoria RAM.

Para que Internet llegue a todas partes, desde las píldoras que ingerimos hasta los zapatos que calzamos, los ordenadores tendrán que hacerse mucho más pequeños. Un nuevo microchip de dos milímetros cuadrados y que contiene casi todos los componentes de un minúsculo ordenador en funcionamiento supone un prometedor comienzo.

El chip KL02, creado por Freescale, es más corto en cada lateral que la mayoría de las hormigas, e incluye memoria, memoria RAM, un procesador y otros componentes. El chip se originó cuando un cliente pidió ayuda para crear un dispositivo inalámbrico suficientemente pequeño como para ser fácilmente ingerido, y suficientemente barato para ser considerado "digerible". Freescale ofrece hoy día el chip para su venta general, y se está embarcando en un proyecto de I+D con el que crear ordenadores más pequeños que también incluyan sensores y conexiones de datos inalámbricas.

"El Internet de las cosas es lo último en cuanto a servicios: por ejemplo, el termostato podría conectarse a Internet y saber cuándo vas a venir a casa", señala Kaivan Karimi, director de estrategia global para microcontroladores en Freescale, "pero la tecnología en la que estos [servicios] se basa está estrechamente relacionada con el procesamiento y los sensores".

Para que los sensores conectados se extiendan por todo el mundo que nos rodea, estas tecnologías deben reducir su tamaño, consumo de energía y precio, señala Karimi. Freescale apuesta por que una de las mejores maneras de hacerlo es integrar, en un solo chip, componentes como procesadores, memoria, sensores, radios y antenas que normalmente se colocan a lo largo de 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 mediante la adición del interior de un chip de radio a los diseños actuales. La compañía también está trabajando para perfeccionar la tecnología de envasado de chips y otros componentes con los que permitir la creación de muchos más ordenadores a escala milimétrica.

"Todas estas cosas heterogéneas necesitan unirse e integrarse", señala Karimi, "pero tenemos que averiguar cómo pueden coexistir estos componentes sin degradar su rendimiento".

Unir sensores y otros componentes crea dificultades, ya que producen cada uno su propio tipo de ruido electrónico y este puede interferir con el funcionamiento de otros componentes. Es un área de la ingeniería de chips que repentinamente se ha vuelto más importante que la potencia de procesamiento, afirma Karimi. "Es una cuestión de envasado, no un problema relacionado con la ley de Moore, y la versión definitiva miniaturizada requiere diferentes tipos de tecnología de envasado distintas a las que hemos utilizado en el pasado".

Uno de los retos en el diseño de chips compactos es que la memoria flash, la usada en los teléfonos inteligentes, crea interferencias con los chips de radio. En aquellos chips tan pequeños como para evitar el problema, los ingenieros de Freescale han diseñado diminutas jaulas de Faraday alrededor de la memoria para apagar este ruido electrónico.

Freescale apuesta a que una tecnología conocida como envasado de chips redistributivo (RCP, por sus siglas en inglés), desarrollada en gran parte por la compañía, hará posible superar problemas similares. Se ha utilizado durante algunos años en sistemas de defensa que requerían electrónica muy compacta y capaz de soportar condiciones extremas de calor y presión. "No es una tecnología futurista, porque partes de ella ya han estado presentes en aplicaciones muy específicas", señala Karimi. "Permite crear paquetes con una pequeña área de huella, y en el futuro esta tecnología emigrará a [usos de] consumo, industriales y de automóviles".

La RCP también permite apilar componentes y chips; una posibilidad que está siendo explorada es usar el proceso para integrar antenas, así como circuitos de radio, en chips.

"Estos envases a escala de oblea se están acercando a diseños de 'polvo inteligente'", señala Prabal Dutta, profesor asistente en la Universidad de Michigan, en referencia a la idea de que grupos de diminutos sensores muy baratos podrían llegar a ser dispersados ​​como si fueran polvo para recopilar datos.

Sin embargo, Dutta recuerda que el envasado por si solo no puede resolver todos los problemas relacionados con la creación de diminutos ordenadores multifuncionales, y afirma que será necesario trabajar en los componentes que se estén envasando juntos. "Habrá que poner mucha atención en todo el sistema de componentes, es decir, sensores, computación, comunicaciones inalámbricas, almacenamiento de datos y conversión de energía", afirma Dutta, y el consumo de energía es una de las dificultades más concretas. "A medida que la longitud [de un ordenador en miniatura] se reduce, el volumen decrece de forma cúbica, es decir, la capacidad de la batería cae rápidamente", señala. Este es un problema al que Dutta se está enfrentando en su proyecto de diseño de sensores equipados con radio de solo un milímetro cúbico de tamaño.

Karimi está de acuerdo con que las baterías son un problema, y señala que Freescale está trabajando con varios socios en desarrollo de componentes de captación de energía (procedente del calor, ondas de radio o la luz) que pudieran proporcionar alimentación a dispositivos de muy reducido tamaño.

Freescale no es la única empresa fabricante de chips que ve potencial de ganancias en el suministro de chips para una nueva ola de sensores y otros pequeños ordenadores que envíen datos a Internet. El chip KL02 de la compañía se basa en un diseño anunciado por ARM el año pasado como el microprocesador de mayor eficiencia energética del mundo, del que otras empresas también están obteniendo licencias. Sin embargo, Karimi indica que la tecnología de envasado RCP, crucial para las ambiciones de Freescale, está protegida por patentes.

Actualización del 29/5/2013
La versión original de este artículo afirmaba que Freescale añadiría wifi a sus chips compactos a finales de este año. De hecho, se añadirán otras tecnologías inalámbricas que utilizan la misma banda de frecuencias pero con un menor consumo de energía.