Con el crecimiento del volumen de transacción de datos experimentado en los últimos años, un grupo de científicos de IBM comenzó a desarrollar hace algunos años un convertidor de datos analógicos a digitales o ADC, capaz de captar un mayor número de señales analógicas en chips de cálculo para su conversión digital.
Para que los ordenadores puedan hacer uso de estos datos reales extraídos de nuestro entorno –imágenes, luz, sonido e incluso señales de radio–, es necesario convertir estas señales analógicas en datos digitalizados interpretables por la lógica de cálculo de los sistemas informáticos. Pero para realizar este proceso es necesario un convertidor de analógico a digital o ADC, capaz de transformar una señal analógica –el sonido de un automóvil, por ejemplo– en la correcta combinación de ceros y unos, para convertirlo digitalmente en datos interpretables por los sistemas informáticos.
Según explica el Dr. Martin Schmatz, investigador del Departamento de Sistemas de IBM Research, “la mayoría de los ADC existentes en el mercado no fueron diseñados para trabajar con las cantidades masivas de datos que generamos hoy en día; dicha situación sería el equivalente a intentar canalizar el agua que discurre por una manguera de incendios a través de una pajita”.
El diseño del nuevo ADC desarrollado por IBM, es el primer intento de crear un convertidor digital de datos analógicos aprovechando el proceso lógico CMOS estándar, que no solo permite crear un ADC eficiente, sino que además posibilita el cómputo masivo de señales en un mismo chip. El diseño preliminar de ADC ha sido desarrollado por la IBM Research de Zurich, en colaboración con científicos del Laboratorio de Sistemas de Microelectrónica del Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne EPFL.
Con este avance tecnológico en la tecnología de conversión de señal se puede mejorar la velocidad de Internet a 100 Gigabits por segundo (Gb/s), duplicando la tecnología actual en el mercado, pero que en cualquier caso está más cerca de las conexiones domésticas que de los récords que hemos visto hasta ahora, como los 1,05 Pbps sobre fibra óptica. La velocidad propuesta por los investigadores de IBM se asemeja a la velocidad alcanzada en conexiones inalámbricas por la Federal Communications Commission –FCC–, mediante el WiFi Gigabit.
El nuevo diseño presenta ventajas destacadas con respecto a diseños similares propuestos anteriormente a nivel de velocidad y disipación de potencia. El resultado obtenido “es un ejemplo perfecto de la fructífera cooperación industria-universidad, habiendo obtenido resultados de gran trascendencia a nivel mundial”, asegura el profesor Yusuf Leblebici, director del Laboratorio Sistemas Microelectrónicas.
El prototipo de ADC fue fabricado con una tecnología de proceso CMOS de 32 nanómetros de SOI –silicio sobre aislante– con un pequeño núcleo de 22 x 70 μm². El diseño preliminar de ADC genera mil millones de conversiones de analógico a digital por segundo, operando desde un único suministro de 1 V y con un consumo de energía total aproximado de 3.1 mW –aproximadamente 30 veces menos que el consumo de un dispositivo móvil en modo stand by.
Por su velocidad y eficiencia de resolución de 8 bits, entra dentro de las posibilidades de uso de muchos dispositivos que van de los superordenadores a los centros de datos para el consumo de aplicaciones, incluidos los módems, decodificadores y dispositivos móviles. Los científicos de IBM también están considerando el uso de ADC para ayudar a convertir las señales analógicas que se originaron desde el Big Bang, mediante el proyecto DOMO. Dicho proyecto surge de la colaboración de ASTRON, el Instituto Holandés de Radioastronomía e IBM, para desarrollar la hoja de ruta para el Square Kilometer Array –SKA–, un proyecto internacional para construir el telescopio más grande del mundo y de radio más sensible.
Se espera que los datos analógicos acumulados desde el espacio por el SKA produzcan el equivalente a diez veces el tráfico global de Internet, y todo apunta a que el prototipo ADC de IBM sería un candidato ideal para convertir dichos datos en digitales, con un bajo consumo de energía. Un aspecto a tener en cuenta dada la energía necesaria para encender las miles de antenas que se repartirán a lo largo de más de 3.000 kilómetros.
