Los científicos chinos han conseguido integrar una fuente de luz láser en un chip de silicio, lo que abre la puerta a la fabricación de chips fotónicos a gran escala.
En una época donde la inteligencia artificial avanza a pasos agigantados y la competencia tecnológica es feroz, este logro podría cambiar el equilibrio global en la industria de los semiconductores.
La fotónica del silicio y su potencial transformador
Por: Gabriel E. Levy B.
La fotónica del silicio, campo que busca utilizar fotones en lugar de electrones para procesar y transmitir información, promete revolucionar los sistemas de comunicación de datos.
Según explica Douglas Yu, ejecutivo de TSMC, al medio chino: South China Morning Post[1], esta tecnología podría desencadenar «un nuevo paradigma» en la industria de los semiconductores, permitiendo conexiones más rápidas entre chips y máquinas.
Este cambio es particularmente relevante en sectores como los centros de datos y la inteligencia artificial, donde la velocidad de transferencia de datos es clave.
Desde hace varios años, grandes corporaciones como Intel, Samsung y TSMC investigan en la fotónica del silicio, vislumbrando sus ventajas. Sin embargo, aunque los láseres de cascada cuántica con silicio son posibles en teoría, los desafíos tecnológicos para hacerlos viables aún permanecen.
El esfuerzo chino en este campo no ha pasado desapercibido, ya que han encontrado un camino para superar ciertas barreras económicas y de rendimiento mediante el uso de tantalato de litio, un material que permite fabricar estos circuitos con costos más bajos y en mayor escala.
China y su apuesta por el tantalato de litio
Históricamente, el niobato de litio fue un material esencial para los chips fotónicos debido a sus propiedades para transformar señales eléctricas en luz. No obstante, el niobato de litio presenta un alto costo y tamaño limitante, lo cual frenó su adopción en aplicaciones más comerciales.
En este contexto, China, con el respaldo de su Instituto de Tecnología de la Información y Microsistemas de Shanghái, desarrolló un proceso de fabricación usando tantalato de litio (LiTaO3), un material que además de ser más económico, resulta más eficiente y adaptable a los procesos de litografía ultravioleta profunda (UVP) que ya dominan.
Este avance tiene el potencial de situar a China en una posición de ventaja, permitiéndole producir a gran escala circuitos fotónicos competitivos. La colaboración con el Instituto de Tecnología de Lausana ha sido clave, y Ou Xin, uno de los científicos detrás de este proyecto, asegura que esta sustitución por tantalato de litio no solo mejora el rendimiento, sino que también alinea la producción de fotónica del silicio con las técnicas de fabricación masiva existentes. Así, China podría dejar de depender de tecnologías foráneas y comenzar a exportar sus propios chips fotónicos, una industria que podría alcanzar un valor de mercado de más de 15 mil millones de dólares para 2026.
La inteligencia artificial y el papel clave de la fotónica del silicio
La inteligencia artificial se encuentra entre las áreas que más se beneficiarían de la fotónica del silicio. Esta tecnología permitiría la creación de redes neuronales ópticas que procesen datos a velocidades sin precedentes.
Según explican los investigadores del laboratorio JFS de Wuhan, la integración de láseres en chips de silicio, ahora lograda por primera vez en China, permitiría la creación de sistemas de procesamiento que reduzcan drásticamente el consumo de energía, a la vez que incrementan la velocidad y capacidad de transmisión de datos.
El gigante tecnológico Huawei, por ejemplo, ya está explorando esta tecnología para optimizar sus algoritmos de inteligencia artificial. La ventaja de los chips fotónicos radica en que pueden manejar grandes volúmenes de datos simultáneamente, un factor crítico en la era del big data.
Empresas como Microsoft y Google, que dependen en gran medida de la infraestructura de centros de datos para sus modelos de inteligencia artificial, se encuentran también observando de cerca el desarrollo de esta tecnología, en un intento por mantener su supremacía frente a una China que no solo acelera su desarrollo en la industria, sino que está dispuesta a liderar.
La geopolítica de los chips: un campo de batalla de alta tecnología
El panorama global de los semiconductores se encuentra bajo tensiones crecientes. Las restricciones de exportación impuestas por Estados Unidos hacia China han forzado al país asiático a priorizar la innovación local en tecnologías críticas. El desarrollo de la fotónica del silicio no es solo una carrera por liderar un sector tecnológico, sino una lucha por la soberanía en un campo fundamental para la economía digital y la seguridad nacional.
De acuerdo con el analista Dan Wang, el avance de China en este ámbito es una respuesta estratégica a las barreras impuestas por el gobierno estadounidense. Wang sostiene que la fotónica del silicio podría darle a China una ventaja tecnológica que iría más allá de los semiconductores tradicionales, ya que los chips fotónicos, a diferencia de los electrónicos, no se ven tan afectados por los cuellos de botella y limitaciones físicas que enfrenta el silicio convencional. En este contexto, los esfuerzos chinos por integrarse en la industria de los chips fotónicos también sirven para reducir su dependencia de proveedores como TSMC y Samsung, que actualmente controlan buena parte del mercado global de semiconductores.
Casos que anticipan el impacto de la fotónica
Existen ya casos que evidencian el impacto potencial de la fotónica del silicio en diversos sectores. NVIDIA, por ejemplo, está desarrollando aceleradores fotónicos para sus chips gráficos, mientras que IBM explora la posibilidad de emplear esta tecnología en sus supercomputadoras.
De igual forma, startups como Ayar Labs y Lightmatter están impulsando aplicaciones fotónicas específicas para inteligencia artificial, tratando de aumentar la velocidad de procesamiento en más del 50%, al tiempo que reducen el consumo energético.
China, que ya está produciendo y experimentando con circuitos fotónicos a menor escala, está ahora en una posición que puede cambiar el futuro de las telecomunicaciones y la inteligencia artificial. Si logra integrar estas tecnologías en sus centros de datos y sistemas de inteligencia artificial, podría no solo cerrar la brecha tecnológica con Occidente, sino establecer nuevas normas para la industria a nivel mundial.
En conclusión, la apuesta de China por la fotónica del silicio representa un hito en la carrera por la innovación en semiconductores. Mientras el mundo observa estos avances, la competencia entre naciones y empresas se intensifica, presionando por un futuro donde la luz y no la electricidad sea el motor de la tecnología digital. Este es solo el comienzo de una batalla donde el conocimiento y la tecnología determinarán quién liderará la siguiente generación de la revolución tecnológica.
[1] https://www.scmp.com/?module=masthead&pgtype=article
