Las 10 principales empresas de informática sin silicio

Del silicio a las nuevas formas de informática

La industria informática nació cuando los dispositivos mecánicos comenzaron a realizar cálculos que, hasta entonces, estaban reservados al cerebro humano. Pero fue con las válvulas de vacío y, más tarde, con los transistores como se empezaron a crear verdaderos ordenadores.

La siguiente revolución fueron los chips informáticos de silicio, con una densidad de transistores cada vez mayor para una potencia de cálculo cada vez mayor.

Fuente: Mobile First

Actualmente, la industria de los semiconductores está experimentando con sistemas cada vez más potentes para crear chips en el rango de los 5 nm e incluso los 2 nm. Esto nos acerca cada vez más a un problema, ya que, en un momento dado, ya no será posible utilizar transistores de silicio cada vez más pequeños.

Un solo átomo de silicio es un límite teórico, pero los problemas prácticos de ingeniería probablemente harán que esto suceda antes de ese umbral.

Entonces, ¿dejará de progresar la potencia informática a partir de aquí? Probablemente no.

Sin embargo, la solución será realizar cálculos utilizando principios completamente nuevos. En realidad, existen muchas formas potenciales de realizar cálculos sin depender de transistores de silicio. Podemos analizar las ideas más prometedoras sin entrar en detalles técnicos.

Semiconductores sin silicio

Un semiconductor es un material con la capacidad de cambiar entre ser conductor (transmite corriente eléctrica, crea un dato "1" en binario) o aislante (bloquea la corriente eléctrica, crea un dato "0" en binario).

El silicio ha sido el material elegido para crear chips semiconductores, pero ahora se están explorando muchas alternativas. Cualquier material que muestre la propiedad llamada banda prohibida puede ser un buen candidato.

Fuente: Educación energética

Dióxido de vanadio

Durante mucho tiempo, el dióxido de vanadio se ha considerado una buena opción para sustituir al silicio. Esto se debe a que sufre un fenómeno conocido como “transiciones metal-aislante”, que sólo toma un tiempo. billonésima de un segundo

La velocidad de la transición metal-aislante debería permitir una electrónica más rápida y más pequeña en comparación con la electrónica clásica basada en silicio.

Investigaciones recientes han conseguido estudiar el dióxido de vanadio depositado sobre un sustrato de dióxido de titanio..

También descubrieron que el dióxido de titanio también puede ser un semiconductor. Este descubrimiento podría permitir la creación de chips neuromórficos que podrían aprender a nivel de hardware, inspirándose en los cerebros de sistemas vivos con neuronas.

Gracias a su muy rápida transición de aislante a metal, se podría utilizar dióxido de vanadio con un sustrato activo de dióxido de titanio para crear Osciladores de picos similares a neuronas de Mott capaz de replicar a nivel de hardware neuronas biológicas.

El grafeno

Otro buen candidato es el grafeno, un material bidimensional con una conductividad eléctrica extremadamente alta. Es incluso un superconductor potencial y un “material maravilloso” cuyas propiedades aún se están descubriendo en tiempo real.

Puede leer más sobre los primeros esfuerzos exitosos para convertir el grafeno en un material semiconductor en nuestro artículo "Semiconductores de grafeno: ¿finalmente están aquí?"

Materiales orgánicos

Según un descubrimiento reciente, se podría obligar al material orgánico a formar una estructura 2D similar al grafeno. Esto podría hacerlos tan ultraconductores como el grafeno, y al mismo tiempo mostrar propiedades semiconductoras de forma natural, a diferencia del grafeno, que debe ser “forzado a hacerlo”.

Puedes conocer más sobre esta opción en “¿Pueden los semiconductores orgánicos combinar los beneficios del grafeno y el silicio?"

Optimización del uso de energía de los semiconductores

Un problema con el uso de transistores cada vez más rápidos y más pequeños es el creciente consumo de energía.

Una alternativa podría ser utilizar una técnica llamada "puerta redox". Esto depende más de una reacción química (redox) y podría reducir drásticamente la demanda de energía.

Si el precio de la informática comienza a aumentar debido a que los costos de energía son mayores que los de los propios chips, esta es una solución que podríamos ver implementada también. Exploramos las últimas noticias sobre este tema en “La activación redox podría conducir a nuevos niveles de eficiencia en dispositivos electrónicos pequeños.

Fotónica

Los materiales semiconductores alternativos intentan sustituir al silicio. Pero ¿qué pasaría si la informática se hiciera enteramente sin utilizar electrones, transistores ni semiconductores?

Esta es la idea de la fotónica, que busca realizar cálculos directamente con la luz.

La luz es lo más rápido del universo, por lo que podría ser órdenes de magnitud más rápida que la computación basada en silicio y semiconductores.

En la práctica, La fotónica todavía podría involucrar silicio. pero también podría confiar en cristales.

Debido a la naturaleza ondulatoria de la luz, el diseño de la fotónica se basa en curvas y principios de diseño únicos (y en cierto modo aún no maduros tecnológicamente) que difieren de los utilizados para los semiconductores.

Fuente: Sinopsis

Computación cuántica

La computación también podría realizarse midiendo no la corriente eléctrica sino el estado cuántico de las partículas.

En lugar de generar 0 y 1 (sin corriente ni corriente), utiliza "bits cuánticos", llamados qubits, donde los datos de las partículas son 0 Y 1 a la vez, o 1, o 0.

Debido a la diferencia fundamental en el cálculo, la computación cuántica no es una alternativa a la computación “normal”, sino más bien un complemento.

La informática estándar funciona de forma lineal y tiene dificultades con cálculos muy complejos, como el modelado climático, la criptografía o la configuración 3D de moléculas complejas como las proteínas. Y este es precisamente el tipo de cálculo en el que se espera que destaque la computación cuántica.

Entonces, aunque tal vez no reemplacen al silicio, las computadoras cuánticas podrían realizar mejores tareas que antes eran casi imposibles para los chips de silicio.

Puedes leer más sobre las últimas novedades en computación cuántica en nuestro artículo “El estado actual de la computación cuántica.

Organoides biológicos

Nuestros cerebros son esencialmente supercomputadoras, al menos en lo que respecta a procesos como el reconocimiento de patrones, el lenguaje, etc. Y, además, son muy eficientes, consumiendo apenas unas pocas docenas de vatios.

FinalSpark, una startup suiza, ha desarrollado una esfera grande de 0.5 mm (organoides) hecha de 10,000 neuronas humanas.. Y lo usa para realizar cálculos. Incluso se podrá acceder al servicio a través de la nube.

Este es un campo muy nuevo y aún no está claro hasta dónde llegará. Pero quién sabe, tal vez algún día nuestros dispositivos de conducción autónoma funcionen con neuronas en lugar de chips.

Las 10 mejores acciones sin silicio

1. International Business Machines Corporation

International Business Machines Corporation (IBM) fue la fuerza líder detrás de la comercialización de la primera computadora central. Sin embargo, se ha quedado atrás en el volumen de producción de otros gigantes tecnológicos como Apple, TSMC y NVIDIA.

Sin embargo, está a la vanguardia del desarrollo de ordenadores cuánticos. Por ejemplo, desarrolló su computadora cuántica “Eagle” de 127 qubits, a la que siguió un sistema de 433 qubits conocido como “Osprey”.

Y esto es ahora seguido de “Condor”, un procesador cuántico superconductor de 1,121 qubits basado en tecnología de puerta de resonancia cruzada, junto con “Heron”, un procesador cuántico en el borde mismo del campo.

IBM participa en la mayoría de las otras innovaciones de vanguardia en la industria de la informática y los semiconductores. Éstas incluyen conducir materiales organicos, computación neuromórfica, fotónica, etc.

Hasta cierto punto, IBM se ha convertido en una “empresa de patentes” con experiencia en el desarrollo de nuevos métodos informáticos y en la concesión de licencias para la industria.

Hasta ahora, parece muy decidido a poseer tantas patentes clave en todos los métodos informáticos sin silicio que pueda conseguir, replicando su éxito pasado al contribuir masivamente al desarrollo de la industria de los semiconductores hasta convertirla en el gigante que es hoy.

2. Microsoft Corporation

Microsoft, que ya es líder en servicios en la nube "normales", es pionero en ofrecer servicios en la nube de computación cuántica con Azul cuántico.

Es muy posible que la mayor parte de la computación cuántica en el futuro se realice “de forma remota”, dependiendo de servicios en la nube como los de Microsoft, en lugar del acceso directo a una computadora cuántica.

Esto es especialmente probable porque la mayoría de las aplicaciones de la computación cuántica serán investigadas por bioquímicos, expertos en ciencias de materiales, científicos del clima y otros especialistas sin experiencia específica en computación cuántica.

Por lo tanto, confiar en profesionales dedicados que trabajan en empresas como IBM, Microsoft o Google para manejar la parte informática tiene más sentido que contratar o capacitar a personas sin capacitación en ese campo.

ofertas de servicios de microsoft “Computación híbrida”, que combina la computación cuántica con el servicio tradicional de supercomputadora basado en la nube..

Fuente: Microsoft

En lugar de una integración vertical, el enfoque de Microsoft hacia la computación cuántica ha sido establecer asociaciones con líderes en el campo que cubren prácticamente todas las tecnologías posibles para lograr la computación cuántica, como IonQ (IONQ), Pascual, cuántico, QCI (QUBT), y Rigetti (RGTI).

Fuente: Microsoft

Microsoft también estableció a finales de 2023 una colaboración con Fotónico, una empresa que trabaja en la fusión de la computación cuántica y la fotónica.

Microsoft también tiene estado trabajando en chips fotónicos analógicos para la industria financiera.

La computación cuántica no es central para el negocio de Microsoft, al menos por ahora. Sin embargo, es un actor central del sector y podría representar una elección de acciones más "segura" que la adquisición directa de acciones de sus socios de computación cuántica que cotizan en bolsa, como QCI o Rigetti.

3. Alphabet Inc.

Google es muy activo en la computación cuántica, principalmente a través de su laboratorio Google Quantum AI y su campus Quantum AI en Santa Bárbara.

La computadora cuántica de Google hizo historia en 2019 cuando Google afirmó haber alcanzado la “supremacía cuántica” con su máquina Sycamore, realizando un cálculo en 200 segundos que a una supercomputadora convencional le habría llevado 10,000 años.

Pero quizás la mayor contribución de Google será en el software, actividad en la que tiene mucho mejor historial que el hardware (búsqueda, GSuite, Android, etc.). Quantum AI de Google ya pone a disposición un conjunto de software diseñado para ayudar a los científicos a desarrollar algoritmos cuánticos.

Google también es un patrocinador activo de empresas de fotónica como Lightmatter.

Es probable que Google sea una de las empresas que establezca los estándares de programación y software de computación cuántica, lo que brindará un lugar privilegiado para dirigir hacia dónde evolucionará el campo en el futuro. Su poderosa red y su actividad de capital de riesgo probablemente también le darán un lugar en cualquier otra forma de computación no basada en silicio.

4. Intel

Intel es un importante productor de chips y parece apuntar a aprovechar esta fortaleza en el ámbito de la computación cuántica.

Recientemente se lanzó “Tunnel Falls”, el “chip qubit de espín de silicio más avanzado”. Lo destacable de esto es que no es un prototipo sino un chip construido a escala, con una tasa de rendimiento del 95% en toda la oblea y uniformidad de voltaje. Esto abre el camino a la producción en masa de chips de computación cuántica, algo por ahora difícil de alcanzar en una industria incipiente y que cambia rápidamente.

Fuente: Intel

Fiel a sus raíces, Intel también está desarrollando el software para utilizar sus chips, con el lanzamiento del SDK Intel cuántico. Esto proporciona una guía para que los programadores desarrollen software para computación cuántica compatible con el diseño de chips cuánticos de Intel, que históricamente ha sido un foso comercial muy sólido y rentable para el negocio de chips convencionales de Intel.

Fuente: Intel

La llegada de la fabricación de chips cuánticos escalables podría ser tan revolucionaria para la industria como cualquier otro avance científico más técnico, reduciendo costos y estableciendo estándares de programación y arquitecturas de chips comunes.

A finales de 2023, Intel decidió para vender su negocio de fotónica a Jabil (JBL).

En general, Intel está avanzando en la computación cuántica y parece tener una estrategia clara para centrarse en este tema por encima de la fotónica y otras alternativas.

5. Nvidia

El fabricante líder de tarjetas gráficas y, más recientemente, plataformas de minería de criptomonedas y chips de inteligencia artificial ahora realmente ha evolucionado de un fabricante de piezas de PC a uno de los gigantes tecnológicos mundiales.

Nvidia también participa activamente en el espacio de la computación cuántica, con su NVIDIA DGX cuántica combinando chips normales y computación cuántica utilizando la nueva plataforma de software cuántico CUDA de código abierto.

Fuente: Nvidia

Buscando reforzar su liderazgo en IA, Nvidia también ha lanzado su QuantumX-800 para redes optimizadas con IA en centros de datos.

Cuando se trata de fotónica, Nvidia se ha asociado con TSMC y Broadcom. Se intentará crear un módulo único mediante óptica empaquetada (CPO) que integre chips de silicio clásicos y fotónica.

En general, el éxito de Nvidia está estrechamente vinculado al actual auge de la IA, y la computación cuántica y la fotónica ocupan el segundo lugar. Sin embargo, también se beneficiará del crecimiento de estos sectores y parece mantenerse en la carrera.

6. Quantinuum/Honeywell

Quantinuum es el resultado de la fusión de Honeywell Quantum Solutions y Cambridge Quantum (y, como se mencionó, socio de la computación en la nube cuántica de Microsoft).

Quantinuum parece, por ahora, centrarse en segmentos menos explorados por otros sistemas de computación cuántica, en particular los análisis financieros y relacionados con la cadena de suministro, a través de su motor Quantum Monte Carlo Integration (QMCI), lanzado en septiembre de 2023.

QMCI se aplica a problemas que no tienen solución analítica, como la fijación de precios de derivados financieros o la simulación de los resultados de experimentos de física de partículas de alta energía, y promete avances computacionales en los sectores empresarial, energético, logístico de la cadena de suministro y otros sectores.

Al igual que Microsoft, la computación cuántica no es la parte central del negocio de Honeywell, que se centra más en productos aeroespaciales, de automatización y de productos químicos y materiales especializados.

Sin embargo, considerando que cada uno de estos segmentos de negocios podría beneficiarse de la computación cuántica, no es difícil ver el caso comercial para que Honeywell se involucre.

Esto convierte a Honeywell en un proveedor de servicios de computación cuántica y en una de las empresas que podrían beneficiarse de la aplicación de computadoras cuánticas a casos de negocios de la vida real, algo que la integración de Quantinuum en el grupo debería ayudar a fomentar a un ritmo más rápido que su industria. competidores.

7. Sinopsis

Cualquier sistema fotónico tendrá que integrarse de la forma más perfecta posible con los sistemas de silicio, al menos inicialmente. La sinopsis puede ayudar con esto.

La empresa es especialista en diseño y verificación de silicio, lo que significa que su software se utiliza para diseñar nuevos chips, incluidos chips ultra avanzados de 5 nm y menos.

La empresa también ofrece software para fotónica descrito como “El único flujo de diseño fluido de la industria para dispositivos, sistemas y circuitos integrados fotónicos.”. Esto permite manejar el design y simulación de nuevos dispositivos fotónicos.

Fuente: Sinopsis

La compañía también ha desarrollado una empresa conjunta con Juniper Network para crear Luz abierta, una empresa de fotónica que utiliza fosfuro de indio.

8. Red de enebro

Juniper afirma ofrecer la solución inalámbrica nativa de la nube número uno y la única red WiFi impulsada por IA. Esto lo pone en competencia directa con gigantes más antiguos y establecidos como Cisco. Se afirma que la tecnología de Juniper, Juniper Mist, es más escalable. flexible y mejor en la detección de anomalías que las ofertas equivalentes de Cisco.

Las soluciones de la empresa dependen en gran medida de la IA, y su motor de IA “Marvis” se utiliza en todos los niveles de la red, desde el usuario hasta el centro de datos.

Fuente: Enebro

En cuanto a seguridad, Juniper también muestra resultados sobresalientes en firewalls, defensa contra amenazas y defensa contra exploits, superando a la mayoría de proveedores como Fortinet, Palo Alto, Zscaler, etc.

Juniper también ofrece Circuitos integrados fotónicos (PIC), que actualmente se utilizan principalmente para transmisión de datos y sensores. Se espera que sean una parte integral de las futuras computadoras basadas en fotónica.

Fuente: Sinopsis

9. Computación Rigetti, Inc.

Riggeti es una empresa de computación cuántica”,Poseer IP crítica para nuestro innovador procesador multichip y el enfoque híbrido cuántico-clásico que se ha convertido en la arquitectura de computación cuántica predominante... "

La empresa está integrando todos los pasos necesarios para la computación cuántica, desde el diseño y la fabricación de chips hasta la entrega de la potencia informática en la nube.

Fuente: Rigetti

La compañía no se centra tanto en agregar tantos qubits como sea posible (como lo están haciendo gigantes como Intel) sino en perfeccionar su producto existente y lograr un nivel muy alto de fidelidad y velocidad, convirtiéndolo en un producto comercial más confiable.

Se espera que su última versión, el Ankaa-84 de 3 qubits, se revele en la segunda mitad de 2024. Basado en el concepto de Ankaa, la compañía apunta a un sistema de más de 336 qubits a largo plazo.

Fuente: Rigetti

En diciembre de 2023, Rigetti inició las ventas del Sistema de 9 qubits Novera, una “mini computadora cuántica” que se vende por “sólo” 900,000 dólares y una entrega de 4 a 6 semanas.

Los primeros clientes incluyeron el Centro SQMS de Fermilab, el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea y Horizon Quantum Computing.

La empresa anunció en la primavera de 2024 que Únase al índice Russel 3000.

10. Fotónica IPG

IPG es un fabricante de láser que produce prácticamente todos los tipos de láseres, incluidos láseres de fibra, diodo, UV y UV profundo. Con 6,200 empleados, envía más de 42,000 XNUMX dispositivos láser al año.

Su especialidad son los láseres de fibra, con altos niveles de precisión y la capacidad de realizar pulsos de láser tan cortos como un femtosegundo (una billonésima de segundo).

Los láseres IPG se utilizan actualmente para:

• Aplicaciones científicas avanzadas (espectroscopia, microscopía, interferometría, captura óptica, etc.)
• Fabricación de baterías y motores eléctricos para vehículos eléctricos.
• Procesamiento de materiales, especialmente corte, tallado, limpieza e impresión láser 3D de metales.
• Microprocesamiento láser, donde se utilizan láseres para crear estructuras ultrapequeñas.

Si bien se necesitarán avances en chips fotónicos para crear computadoras basadas enteramente en fotónica, ya sabemos que integrarán gran parte de un componente específico y ya común: los láseres.

La luz para la computación fotónica debe basarse en una luz muy estable emitida por el láser. Por lo tanto, los líderes de la industria del láser, como IPG, se beneficiarían de un auge en la demanda de láser por parte de la industria de semiconductores que cambia progresivamente a la fotónica.

Y en ese segmento incipiente, los impulsos láser ultracortos pueden convertirse en potencia informática ultrarrápida.