Deloitte Global prevé que, en 2023, las principales empresas de semiconductores del mundo invertirán unos 300 millones de dólares en herramientas de IA internas y externas para el diseño de chips.
Esta cifra se incrementará un 20% anual durante los próximos cuatro años hasta superar los 500 millones de dólares en 2026, y se diseñarán chips por valor de hasta cientos de miles de millones de dólares.
Las herramientas de IA destacan en el diseño de circuitos físicos, optimizando las tres variables principales de potencia, rendimiento y área (lo que se denomina PPA, por las siglas de power-performance-area), encontrando el punto óptimo y el mejor equilibrio entre las tres. Los recientes avances en capacidades de IA han permitido en gran medida dos tipos de aprendizaje automático: las redes neuronales gráficas y el aprendizaje de refuerzo.
La IA aumenta exponencialmente la velocidad en el diseño de chips
La Inteligencia Artificial no reemplaza a los humanos, pero ayuda a fabricar nuevos y mejores chips, a mejorar los antiguos trasladándolos a nodos de procesos más avanzados, y además contribuye a cubrir las carencias de talento en el terreno de los chips.
La combinación de GNN y RL está permitiendo alcanzar cifras de PPA cuyo rendimiento equivale o supera las cifras obtenidas por diseñadores experimentados.
La combinación de GNN y RL está permitiendo alcanzar cifras de PPA cuyo rendimiento equivale o supera las cifras obtenidas por diseñadores experimentados, empleando menos ingenieros humanos y en plazos mucho más breves.
Por ejemplo, Alphabet produce sistemáticamente planos de chips que superan a los diseñadores humanos más experimentados en términos de PPA y en un plazo de 6 horas, en lugar de en semanas o meses.
Semiconductores más potentes que nunca
El nitruro de galio y el carburo de silicio están adquiriendo cada vez más impulso a medida que se generalizan aplicaciones muy potentes y con un alto voltaje como los cargadores de la electrónica de consumo o las baterías de vehículos eléctricos.
El silicio no se adapta bien a los niveles de potencia y voltajes más elevados que necesitan los vehículos eléctricos de batería (BEV) o los cargadores supereficientes de la electrónica de consumo.
Las ventas de chips fabricados con nitruro de galio (GaN) y carburo de silicio (SiC), materiales semiconductores de alta potencia, alcanzarán conjuntamente la cifra de 3.300 millones de dólares en 2023, lo que supone un aumento del 40% con respecto a 2022.
Se espera que el crecimiento se acelere hasta cerca del 60% en 2024, con ingresos de más de 5.000 millones de dólares. A largo plazo, estos y otros materiales aún más novedosos pueden convertirse en materiales fundamentales para el sector de los semiconductores a partir de 2030, e incluso probablemente serán materiales estratégicos.
Los chips fabricados con GaN y SiC permiten cargar y conducir, salvando el planeta
Los chips de silicio de los smartphones y centros de datos funcionan a 1-1,5 voltios. La potencia actual de nuestros hogares oscila entre 120 y 240 voltios. Los chips de GaN garantizan una carga fluida y segura de la batería hasta aproximarse a la carga total, sin riesgo de sobrecalentamiento.
Los cargadores fabricados con este tipo de chips operan con un 98% de eficiencia.
Los cargadores fabricados con este tipo de chips operan con un 98% de eficiencia, frente a la eficiencia del 90% de los cargadores de chips de silicio. Ocho puntos porcentuales pueden parecer una diferencia escasa, pero en 10.000 millones de dispositivos representan conjuntamente un ahorro anual de varios gigavatios de energía.
Los sistemas actuales de motores y baterías internas de los BEV normalmente operan a 400 voltios, y se espera que la mayoría de estos vehículos funcionen a 800 voltios en 2025, lo que probablemente se traducirá en una demanda aún mayor de SiC.
En 2021 las ventas de BEV en todo el mundo se duplicaron con respecto a 2020, hasta alcanzar 6.600 millones, y en el segundo trimestre de 2022 los vehículos eléctricos de batería ya representaban uno de cada diez vehículos de pasajeros nuevos vendidos en Europa.
Los avances espaciales y nucleares se estaban ralentizando debido a la tecnología de los chips
Debido a que muchos chips de materiales espaciales carecen de suficiente potencia de procesamiento, pocos cuentan con tecnología de IA integrada. Necesitan enviar todos los datos a la Tierra, esperar que allí decidan qué hacer y esperar de nuevo a que la Tierra transmita las órdenes adecuadas. Este proceso puede ser lento.
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Utilizar chips resistentes a la radiación convierte las anteriores “terminales tontas” de entornos espaciales en ordenadores potentes que pueden detectar y responder a eventos en tiempo real, llegando incluso a salvar vidas en catástrofes naturales.
Los chips resistentes a la radiación son necesarios para las nuevas generaciones de reactores nucleares avanzados con cero emisiones de CO2. Muchos países están tratando de ampliar sus capacidades nucleares para cumplir los objetivos del Acuerdo de París 2020.
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