Diseñando chips para el espacio y criptografía del futuro en el Instituto de Microelectrónica de Sevilla
En el corazón de la isla de la Cartuja, en Sevilla, se encuentra el Instituto de Microelectrónica de Sevilla (IMSE), un centro de investigación puntero en el diseño de chips para diversas aplicaciones, desde el espacio hasta la criptografía post-cuántica.
El IMSE es un centro mixto del CSIC y la Universidad de Sevilla donde se diseñan circuitos integrados, o chips, que son fundamentales para numerosas tecnologías modernas. Aunque no se fabrican aquí, sino en plantas de Asia o Europa, en el IMSE se conciben, dibujan, simulan, prueban y transfieren a la industria.
El diseño de chips: una tarea artesanal y compleja
El proceso de diseño de un chip es similar a dibujar los planos de un edificio de trece plantas. Cada capa, cada conexión y cada componente debe ser cuidadosamente planificado. Los investigadores del IMSE utilizan herramientas de diseño electrónico asistido por computadora para crear estos planos, que luego se envían a foundries como TSMC para su fabricación.
El Dr. Rafael Castro explica que, en el diseño analógico, la proximidad entre componentes, la simetría y las capacitancias parásitas son cruciales. Un condensador mal colocado puede arruinar la operación de un amplificador. Este trabajo es esencialmente artesanal y requiere mucha atención al detalle.
Chips para el espacio y aplicaciones críticas
El IMSE ha diseñado circuitos que han viajado a Marte como parte del rover Perseverance. También desarrollan convertidores de datos para módems comerciales de fibra óptica y sensores de visión capaces de procesar 7.000 imágenes por segundo a un coste comparable al de una cámara de móvil.
Estos sensores son útiles para inspección industrial, como contar fibras rotas en paracaídas o cangrejos de río en el Guadalquivir. La tecnología de 'cámara de eventos' desarrollada aquí permite que el chip solo registre lo que cambia, imitando el funcionamiento de la retina humana.
Criptografía post-cuántica: preparándose para el futuro
El equipo del IMSE también trabaja en criptografía post-cuántica, diseñando algoritmos y hardware que puedan resistir ataques de ordenadores cuánticos. La Dra. Macarena Martínez explica que la seguridad digital actual se basa en problemas matemáticos que un ordenador clásico no puede resolver en un tiempo razonable, pero un ordenador cuántico podría hacerlo.
El objetivo es desarrollar criptografía que sea segura incluso en un futuro con ordenadores cuánticos. Esto implica diseñar nuevos algoritmos y aceleradores de hardware que hagan viable esta criptografía en dispositivos con recursos limitados.