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Por qué se creó PERTE Chip
Las crisis internacionales de los últimos años (sanitaria, energética, geopolítica) han puesto de manifiesto las carencias de los países occidentales, especialmente de Europa, y su dependencia tecnológica y energética. Uno de los ámbitos en los que se ha apreciado este hecho sobremanera ha sido en el de los semiconductores, provocando que tanto EEUU como Europa movilicen importantes presupuestos para competir en un escenario gobernado fundamentalmente por Asia.
Contexto científico e industrial: El PERTE Chip
Los sistemas integrados son vitales para el desarrollo de la industria, suponiendo en la actualidad uno de los pilares básicos para su transformación digital. Su continuo desarrollo en las últimas décadas les permite competir, para grandes producciones, con el diseño de software sobre procesadores de propósito general. Su eficiencia en cuanto a coste, prestaciones y consumo ha hecho que sean la opción óptima como elemento básico para el diseño de sistemas más complejos.
Por otro lado, el desarrollo de nuevas tecnologías como IoT, IA, Big Data o 5G ha elevado sobremanera la necesidad de cómputo de altas prestaciones, de bajas latencias y de una considerable disminución del consumo. Solamente el diseño de sistemas integrados que aborden con eficiencia tareas específicas muy complejas puede dar respuesta a tales requerimientos.
Retos del PERTE Chip
Así, los retos actuales se centran en numerosos campos de aplicación en los que el diseño de sistemas integrados ha jugado un papel esencial y que son casi todos los imaginables: desde el procesamiento de señal (espectral, hiperespectral…), el tratamiento masivo de datos (búsquedas, clasificaciones), algoritmos de inteligencia artificial (redes neuronales, genéticos, aprendizaje…), comunicaciones (protocolos, transceptores…), seguridad (algoritmos para criptografía, implementación de operaciones aritméticas complejas…) y un largo etcétera.
En la actualidad, resulta fundamental desarrollar soluciones orientadas a cada tipo de problema, lo que implica, no solo el diseño de los modelos de cómputo adecuados, también el de los sistemas microelectrónicos apropiados, bien sea utilizando implementaciones específicas (Application Specific Integrated Circuit) o sobre dispositivos reconfigurables (FPGA).
Por otro lado, desde un contexto industrial y estratégico, la amplia demanda de componentes electrónicos y la escasez de producción provocada inicialmente por la pandemia han hecho que tanto EEUU como Europa reaccionen con una inversión extraordinaria para fomentar su independencia en la fabricación de circuitos integrados (chips), estratégicos para el desarrollo de cualquier industria.
Estrategia de España
También España ha seguido una estrategia similar, y la Directiva Europea sobre Chips (Chips Act) se ha trasladado a nuestro país a través de uno de los Proyectos Estratégicos para la Recuperación y Transformación Económica (PERTE) con más financiación: el PERTE de Microelectrónica y Semiconductores, conocido como PERTE Chip.
Este PERTE Chip se articula en cuatro ejes: 1) el refuerzo de la capacidad científica, 2) la creación de una red de educación, formación y capacitación que fortalezca el capital humano del sector, 3) construcción de plantas de fabricación y 4) dinamización de la industria microelectrónica, con énfasis en startups, scaleups y pymes innovadoras.
Igualmente, se establece que, entre los activos esenciales para el despliegue de este, se encuentran los sectores estratégicos o tractores que impulsan la demanda de semiconductores, entre los que están la automoción, las telecomunicaciones, la industria aeroespacial y la defensa.
Con una financiación inicial de más de 12.000 millones de euros, este proyecto estratégico ha servido como catalizador de gran número de acciones llevadas por parte del sector.
A saber:
La patronal Ametic presentó en abril de 2023 un mapeo del ecosistema español de la microelectrónica y una estrategia de formación de profesionales en este sector; ambos con la intención de servir de herramientas para el PERTE Chip. Por su parte, AESEMI (Asociación Española de la Industria Microelectrónica), centrada exclusivamente en el ámbito de los semiconductores, mostrará la actividad de este sector en España al extranjero en el congreso ChipNation, el primero en abordar las preocupaciones de todos los actores de la microelectrónica en España. Además, el Gobierno, con el objetivo de gestionar este proyecto millonario, creó la empresa pública Semys, reconvertida en Sociedad Estatal para la Transformación Tecnológica (SETT), y ha comenzado a lanzar acciones concretas para el desarrollo de proyectos de I+D+i, tanto empresariales (Misiones, participación en el Proyecto Importante de Interés Común de Microelectrónica y Tecnologías de la Comunicación, IPCEI), académicas (Pruebas de Concepto) y de colaboración público-privada (Cátedras).
Algunas grandes empresas han anunciado centros de diseño en España, resultando el hito más relevante el anuncio del establecimiento de una sede de IMEC, centro de I+D en semiconductores de referencia en Europa, en Málaga
JUAN CARLOS LÓPEZ, UCLM
Y aunque la idea inicial de atraer a España a un gran fabricante parece difícil de conseguir (una fábrica nueva en tecnologías competitivas supone una gran inversión en dinero y tiempo), algunas grandes empresas han anunciado centros de diseño en España, resultando el hito más relevante el anuncio del establecimiento de una sede de IMEC, centro de I+D en semiconductores de referencia en Europa, en Málaga.
Las Cátedras Chip
En este contexto general, las Cátedras universitarias constituyen un vehículo de colaboración universidad-empresa que facilita la formación de profesionales y la realización de proyectos de I+D+i con impacto industrial. Con una financiación mixta, pública (PERTE Chip hasta un 85%) y privada (no menos de un 15%), las Cátedras responden de forma directa a dos de los ejes que plantea el PERTE Chip: 1) el refuerzo de la capacidad científica y una estrategia en el ámbito del diseño de sistemas microelectrónicos basados en arquitecturas abiertas, sustentado en 2) la creación de una red de educación, formación y capacitación que fortalezca el capital humano del sector.
Convocadas en agosto de 2023, se financiarán un total de 17 cátedras en 15 universidades con la colaboración de más de 80 empresas, una duración de 4 años y con un presupuesto de unos 54 millones de euros, de los cuales alrededor de 45 corresponden a financiación pública. Los proyectos presentados se orientarán a distintos campos del ámbito de los semiconductores (materiales, fabricación, diseño, arquitecturas abiertas, fotónica…).
Campos de investigación
Respecto a los proyectos de investigación, perseguirán abordar algunos de los retos más significativos del diseño microelectrónico de procesadores abiertos, siempre de acuerdo con las líneas de trabajo y necesidades de las empresas colaboradoras y la experiencia de los grupos de la UCLM. Así, entre los campos de investigación están:
- RISC-V multicore (enfoques FPGA y chiplet)
- Implementación como extensiones del núcleo RISC-V de:
- Comunicaciones en periféricos
de automoción - Algoritmos criptográficos
- Algoritmos de Inteligencia Artificial
- Implementación de controladores de pequeño tamaño y bajo consumo
- Diseño para procesado hiperespectral
- Comunicaciones de altas prestaciones
- Verificación y test
La realización de estos proyectos de I+D conlleva la contratación de investigadores predoctorales, estancias en centros extranjeros de prestigio y, como resultado final, el desarrollo de Tesis Doctorales orientadas a obtener doctorados industriales con mención internacional. Además, la Cátedra contempla la realización de actividades de transferencia y divulgación orientadas al fomento del uso de los sistemas microelectrónicos entre empresas de la región y a la difusión de la microelectrónica en la sociedad con el foco puesto en la creación de vocaciones STEM.
La Cátedra Chip de la Universidad de Castilla-La Mancha
Una de estas Cátedras se ha concedido a la Universidad de Castilla-La Mancha, con un proyecto centrado en Diseño de Sistemas Microelectrónicos basados en Arquitecturas Abiertas (RISC-V), esto es, el diseño de arquitecturas de procesadores de uso libre, sin propiedad intelectual, de manera que se reduzca el coste de su uso y democratice su aplicación industrial en cualquier tipo de empresa. En esta Cátedra participan las Escuelas de Ingeniería Informática de Albacete y Ciudad Real con la colaboración de Grupo Oesía y Cojali, líderes en los sectores de espacio y defensa, y automoción respectivamente.
La Cátedra está ya abordando una propuesta formativa basada en un Máster de 60 créditos enfocado de una forma absolutamente práctica al diseño de chips con procesadores abiertos (RISC-V). Igualmente, se llevarán a cabo cursos de formación continua profesionalizantes (upskilling) basados en microcredenciales que abordarán ámbitos complementarios a los tratados en el Máster (diseño analógico, encapsulado, fotónica…).
Algunas grandes empresas han anunciado centros de diseño en España, resultando el hito más relevante el anuncio del establecimiento de una sede de IMEC, centro de I+D en semiconductores de referencia en Europa, en Málaga
