Inspirado en sistema acústico de los murciélagos: chip digital chileno patrocinado por Google capturará y procesará frecuencias ultrasónicas

Inspirado en la ecolocación en el aire de los murciélagos, expertos en cazar pequeños insectos en movimiento con el uso de las señales de ultrasonidos, es la base del primer chip digital creado en Chile por estudiantes de la carrera de Ingeniería Civil en Automatización de la Universidad del Bío-Bío (UBB), que llegará en agosto-septiembre al país de forma física directamente desde la fábrica ubicada en Michigan, Estados Unidos.

El académico doctor Krzysztof Herman y los alumnos Mauricio Montanares, Maximiliano Cerda, Luis Osses y Sebastián Guajardo, fueron los artífices de este logro gracias a ser seleccionados entre los 19 mejores del concurso organizado por IEEE Circuits and System y patrocinado por Google – Skywater, que incluyó la participación de 60 iniciativas a nivel mundial.

¿El premio? Acceder a la fabricación gratuita a través de herramientas proporcionadas por Skywater y tener acceso a la asesoría de los expertos en el diseño de los chips.

El proyecto adjudicado por el equipo UBB, implementa un sistema que permite el procesamiento digital para capturar y procesar señales acústicas de 36 micrófonos MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), en el rango de frecuencias ultrasónicas.

Herman sostiene que “nuestro chip es un conjunto con los micrófonos que recepcionará y procesará señales, que permitirá ubicar objetos en el espacio, sin sistemas visuales. Uno puede imaginar cabezales con sensores para aplicaciones en la minería subterránea o desarrollar implementos de ayuda para personas no videntes para que puedan ubicar obstáculos”.

La asociación entre Google y SkyWater Technology, permitió su desarrollo mediante herramientas de código abierto. Esto surgió a finales de 2020 cuando Tim Ansell, empleado de Google, convenció a la empresa para que financie los costos de fabricación de los chips.

Ambas empresas crearon el programa MPW (Multi Project Wafer) que liberó un PDK por primera vez en la historia a la comunidad llamado SKY 130, lo que permitió que cualquier persona, de manera gratuita pudiera diseñar un chip y enviarlo a fabricar a una empresa que sea compatible con él. De esta manera, se dispuso de la tríada para este proceso: herramientas, PDK y los costos de manufactura que fueron asumidos por Google.

Herman señala que “esta oportunidad fue una gran ventaja debido a que pudimos fabricar un chip a costo cero, sin trámites, ni postulaciones y reportes finales. El chip lo realizamos como grupo, en las tardes o noches, donde nos reuníamos por Zoom para avanzar en el desarrollo y aprovechar el tiempo de manera eficaz, donde también fuimos asesorados por Ronald Valenzuela de Synopsys Chile. Posteriormente, lo enviamos para su fabricación a Estados Unidos”.

Agrega que “este tipo de iniciativas abre nuevas posibilidades de trabajo para los estudiantes chilenos, incluyendo el de manera remota. Es el último nivel de electrónica clásica, por lo que es un desafío, ya que son varios años de aprendizaje y las herramientas están, hay conocimiento liberado y cursos de desarrollo de chips de muy buen nivel”.

Cuando reciban el chip, el profesor comentó que “podremos conectar al computador, programarlo y verificar su funcionamiento, en un proceso conocido como post-silicon validation”.

El Decano de Ingeniería UBB, Patricio Álvarez, dice que con esta importante iniciativa convergen dos líneas de trabajo fundamentales para el desarrollo y proyección de la Facultad de Ingeniería en el contexto nacional e internacional. “La primera es la capacidad de innovar y desarrollar nuevas tecnologías de posicionamiento y localización a partir de señales de audio combinadas que utilizando algunas ideas ya presentes en la naturaleza, que permiten generar mapas espaciales para identificar la posición, velocidad y dirección del movimiento de objetos en determinada área”, establece.

Añade que “por otro lado está el desarrollo de la capacidad local en la UBB para diseñar y probar digitalmente dispositivos electrónicos de alta complejidad, que pueden luego ser fabricados y distribuidos a cualquier parte del planeta, residiendo gran parte del valor agregado en el diseño inicial desarrollado en Chile, con un impacto positivo en la solución de problemas de clase mundial, a partir de la combinación del conocimiento local y las oportunidades de fabricación y comercialización que entregan los mercados globales”.