Suiza alberga el «CERN de la investigación en semiconductores»
Suiza impulsa un movimiento de código abierto que permite a universidades y diseñadores de chips compartir sus diseños libremente, sin depender del control de las grandes empresas.
El vertiginoso auge de la inteligencia artificial ha impuesto nuevas y exigentes demandas a la industria de los semiconductores. Supercomputadoras y centros de datos necesitan chips más avanzados y especializados.
Eso ha beneficiado a universidades como los Institutos Federales Suizos de Tecnología (ETH y EPFL), que trabajan en el diseño de la próxima generación de semiconductores. Pero la investigación y producción de estos chips se ve limitada por las restricciones de lo que se conoce como «arquitectura de conjunto de instrucciones» (ISA, por sus siglas en inglés).
Las ISA funcionan como traductores que determinan cómo los chips interactúan con el software. Y las más comunes están controladas por la estadounidense Intel y la británica ARM. Estas empresas cobran tarifas para trabajar dentro de sus sistemas ISA y limitan cómo pueden adaptarse a nuevos diseños de chips.
La solución a este problema es una ISA de código abierto llamada RISC-V, desarrollada en la Universidad de California, Berkeley, en 2010. La tecnología pasó a una fundación sin fines de lucro en 2015, que se trasladó de Estados Unidos a Zúrich en 2020 bajo el nombre de RISC-V International Association.
«Libertad para innovar» en la investigación de semiconductores
El Instituto Federal de Tecnología de Zúrich (ETH) fue miembro fundador de la asociación en 2015. La alternativa de código abierto «crea una infraestructura para innovar», según Luca Benini, profesor del Departamento de Tecnología de la Información e Ingeniería Eléctrica.
«Los académicos, en esencia, están bloqueados para diseñar o adaptar procesadores con ISA», señala a Swissinfo Benini. «Se necesita el permiso explícito del propietario de la ISA. Hemos pasado a una ISA de código abierto para tener libertad para operar».
Gracias a eso, los equipos de investigación del ETH han desarrollado unos 75 chips en los últimos diez años. Suiza no puede competir directamente con países como Taiwán, Estados Unidos o China, que cuentan con enormes instalaciones de fabricación de chips. No obstante, la nación alpina se centra en áreas de nicho —segmentos muy específicos del mercado con menor competencia—, como el diseño de semiconductores de ultrabaja energía.
«Hemos diseñado procesadores RISC-V especializados en aprendizaje automático, inferencia y entrenamiento de modelos de lenguaje grande», explica Benini. «Hemos logrado demostrar mejoras de eficiencia de hasta 100 veces, algo que ocurre una vez por generación».
Eso es fundamental en una era en la que la inteligencia artificial y los crecientes centros de datos consumen cada vez más electricidad. La industria de los semiconductores «está refinando cada parte del proceso, reduciendo cálculos innecesarios y optimizando para ser más eficiente energéticamente», escribió Alain-Serge Porret, vicepresidente de Integrated & Wireless Systems del Swiss Technology Innovation Center (CSEM), en un artículo en el sitio Semiwiki.
«Incluso las empresas líderes, que antes defendían la expansión agresiva, ahora buscan cómo dimensionar correctamente los chips según la realidad energética actual», señalaba.
La agencia de innovación público-privada CSEM se creó a principios de los años 80 por el gobierno suizo para fomentar la colaboración entre instituciones académicas e industria, asegurando que Suiza se mantuviera al día con los avances tecnológicos.
La investigación en semiconductores del centro ha prosperado bajo el paraguas de RISC-V. Por otro lado, CSEM empezó desarrollando procesadores con su propia ISA, pero descubrió que gestionar y mantener todo el ecosistema era muy costoso en tiempo y recursos.
Todo eso requiere un equipo de desarrolladores que mantenga la arquitectura actualizada y libre de errores, además de ofrecer soporte a las empresas que aplican la tecnología.
Delegar esta tarea a una comunidad de código abierto ha liberado recursos para la investigación y la innovación, afirma Stéphane Emery, jefe del grupo de sistemas en chip de CSEM. RISC-V reúne a más de 4.500 instituciones académicas y empresas como Google, Huawei, Siemens y Sony bajo un mismo paraguas —es decir, dentro de una misma comunidad coordinada de código abierto—.
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El grupo colabora para mantener y fortalecer la ISA, incorporando nuevas aplicaciones y validando mejoras que amplían las capacidades de la arquitectura.
«Es importante para la investigación académica, porque podemos intercambiar ideas con otras universidades y empresas de todo el mundo. Es un ecosistema muy activo que está en constante evolución», añade.
Recursos liberados por el enfoque de código abierto
CSEM mantiene vínculos comerciales con varias marcas globales, incluido un proyecto para desarrollar un chip de ultrabaja energía para smartphones y tablets junto con la multinacional United Semiconductor Japan (antes conocida como Fujitsu).
El Instituto Federal de Tecnología de Lausana (EPFL) también ha aprovechado RISC-V en sus propios proyectos de investigación. Eso incluye el microcontrolador de código abierto X-HEEP, que permite a los equipos de investigación construir y probar sistemas energéticamente eficientes destinados a dispositivos conectados a internet y dispositivos biomédicos portátiles.
El ecosistema de código abierto RISC-V es vital para las instituciones de investigación académica en Suiza, según Benini.
Benini lo compara con el CERN, donde los físicos pueden poner a prueba sus teorías usando el acelerador de partículas. «RISC-V cumple un papel similar como infraestructura de investigación para sistemas de computación. Es un recurso muy importante que permite que la investigación en software y hardware especializado llegue al mundo exterior de manera concreta», señala.
Texto original editado por Gabe Bullard. Adaptado del inglés por Carla Wolff.
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