El uso de chips reprogramables podría permitir actualizaciones instantáneas de dispositivos

Reprogramable: Este chip puede ser configurado de nuevo para poner en práctica nuevos diseños, lo que permite que los dispositivos de hardware se actualicen.
Fuente: Tabula

El cambio a la carta del diseño de chips podría permitir a los televisores y a otros dispositivos mejorar su propio hardware.

Por Tom Simonite

La obsolescencia es la maldición de la electrónica: apenas compramos un dispositivo, el hardware se queda anticuado. Un nuevo tipo de microchip de bajo coste capaz de reorganizar su diseño sobre la marcha podría cambiar todo esto. Las puertas lógicas en el chip pueden ser configuradas de nuevo para poner en práctica un diseño mejorado tan pronto como esté disponible—el equivalente en hardware a las actualizaciones de software que a menudo se envían a aparatos como los teléfonos.

Los nuevos chips—fabricados por una startup llamada Tabula—son un competidor más potente y barato de un tipo existente de chips reprogramables conocidos como FPGAs (field programmable gate array). Los FPGAs son incluidos a veces en dispositivos terminados cuando hacerlo así resulta más barato que la construcción de un nuevo chip desde cero—por lo general en dispositivos caros y que se venden en volúmenes bajos, como los escáneres CT. Más comúnmente, los FPGAs simplemente proporcionan una forma de hacer un prototipo de un diseño antes de crear un microchip fijo convencional.

Si los chips programables fueran más potentes y menos costosos podrían ser utilizados en más dispositivos, de forma más creativa, afirma Steve Teig, fundador y director de tecnología de Tabula. El diseño reprogramable de su empresa es considerablemente menor que el de un FPGA. "Los FPGAs resultan muy caros ya que son grandes piezas de silicio", afirma Teig," y una oblea de silicio cuesta aproximadamente mil millones de dólares por acre". El tiempo que tardan las señales en atravesar la superficie relativamente grande de un FPGA también limita su rendimiento, señala.

"Es como estar dentro de un edificio de una única planta y muy grande—los kilómetros de corredores reducen tu velocidad", afirma. Al igual que un edificio, apilar capas de circuitos encima de otras resulta de gran ayuda, al proporcionar un acceso directo entre las plantas, explica Teig. Pero, por desgracia, la tecnología necesaria para construir chips apilados en 3-D sigue estando restringida a los laboratorios de investigación. En vez de eso, Teig ha encontrado una manera de crear un chip con un único nivel pero que se comporta como si se tratara de ocho distintos apilados.

"Imagínese que usted entrase en el ascensor de un edificio y luego saliese, y en ese tiempo yo reorganizase los muebles con rapidez mientras estaba dentro", afirma Teig. "Usted no tendría forma de saber que no está en otro piso". Los chips de Tabula hacen lo mismo con los datos que procesan, cambiando entre un máximo de ocho diseños diferentes hasta 1,6 millones de veces por segundo (1,6 Gigahercios). Las señales en el chip se encuentran con esos nuevos diseños, como si se tratara de un salto de nivel hacia un chip totalmente diferente. "A partir de su comportamiento, nuestro diseño es indistinguible de una pila de chips", afirma Teig, que llama "dobleces" a las capas virtuales de chips.

Eso aporta ventajas de velocidad, ya que las señales no tienen que recorrer un largo camino a través de la superficie de un chip para llegar a una parte nueva del circuito, como lo hacen en un FPGA. Cuando el chip carga una nueva "doblez", un nuevo trazado de circuito aparece en lugar del antiguo. Teig estima que la huella de un chip Tabula es menos de un tercio de un FPGA equivalente, por lo que es cinco veces más barato de producir, mientras que proporciona más del doble de densidad de lógica y aproximadamente cuatro veces el rendimiento.

Al igual que con los FPGAs, los chips de Tabula contienen matrices de muchos bloques de construcción básicos idénticos que pueden ser programados para realizar cualquier función lógica. Un almacén de memoria en el chip gestiona las diferentes configuraciones por las que pasa el chip.

El enfoque de Teig tiene sentido, afirma Andre Dehon, que investiga hardware reconfigurable en la Universidad de Pennsylvania y ha experimentado con diseños similares. La mayoría de la superficie de un chip FPGA está constituida por el cableado necesario para conectar los elementos que hacen el trabajo, señala. "Este nuevo tipo de diseño puede funcionar más rápido y evita que ciertas piezas se queden sin hacer nada mientras que las señales hacen sus largos recorridos".

Tabula podría hacer que el silicio reconfigurable desplazase a los chips convencionales de diseño fijo en más aplicaciones, afirma Dehon. Crear un chip personalizado requiere una garantía de unos pocos millones de unidades, afirma Dehon, y por lo tanto un coste inicial de varios millones de dólares. "Es una cuestión de mover el punto de cruce entre el coste de eso y el coste de la tecnología reconfigurable".

Hacer que el enfoque reconfigurable sea más barato podría permitir incluso que la electrónica de consumo poseyese chips programables, haciendo posible que se actualizase con nuevos ajustes de diseño. Este enfoque se utiliza actualmente sólo en algunos costosos equipos, tales como en estaciones base de telefonía móvil. "Sony podría decir, "'mira lo que ha hecho nuestro competidor Toshiba', y actualizar los chips dentro de sus televisores para proporcionar nuevas características", afirma Teig. "Llegar a las cámaras digitales o a los televisores está, sin duda a nuestro alcance".

Sin embargo, Rich Wawzyrniak, que hace un seguimiento de los FPGAs y la tecnología relacionada para la firma de analistas Semico Research, señala que existen limitaciones dentro de este enfoque. "El consumo de energía en estos dispositivos es relativamente alto, y probablemente sea demasiado para un dispositivo como un teléfono", afirma.

Sin embargo, en última instancia, afirma Dehon, los chips reconfigurables deberían transformar su diseño aún más a menudo, cambiando su funcionamiento para que coincida con la tarea que deba llevarse a cabo en una combinación de software y hardware. "Estas cosas son realmente plataformas que pueden ejecutar cualquier cálculo. A gran escala, nos encontramos con una forma de que el código de un programa se ajuste al chip al ser ejecutado".