Los prototipos de la Unicamp y de otros centros de investigaci\u00f3n de Brasil reflejan el esfuerzo nacional por seguir el ritmo del desarrollo de una nueva generaci\u00f3n de chips, los chips fot\u00f3nicos. Los dispositivos de este tipo generan, transmiten y captan informaci\u00f3n a trav\u00e9s de fotones, part\u00edculas asociadas a una onda luminosa, controlando su amplitud (la distancia vertical entre el eje central y el pico m\u00e1s alto o el m\u00e1s bajo de la onda), su frecuencia (el n\u00famero de repeticiones por unidad de tiempo) y su fase (el desplazamiento espacial o temporal de la onda). Se han convertido en un componente muy solicitado por las empresas de telecomunicaciones debido a su eficiencia para transmitir datos, su tama\u00f1o compacto y el ahorro energ\u00e9tico que suponen. Con todo, a causa de los altos costos de fabricaci\u00f3n, su empleo a gran escala puede llegar a demorarse algunos a\u00f1os.<\/p>\n
A medida que su uso se expanda, podr\u00e1n aumentar el rendimiento y la eficiencia energ\u00e9tica de las redes 5G, las supercomputadoras y los centros de procesamiento de datos (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 337<\/em><\/a>), perfeccionar el diagn\u00f3stico m\u00e9dico y elevar la seguridad de los coches sin conductor, complementando las funcionalidades de los chips electr\u00f3nicos, que se acercan a sus l\u00edmites en lo que respecta al tama\u00f1o y velocidad de procesamiento. En otros pa\u00edses, muchos centros de investigaci\u00f3n, empresas y gobiernos pugnan por hacerse un espacio en un mercado mundial estimado en 9.400 millones de d\u00f3lares para 2032 (v\u00e9ase el recuadro<\/em><\/a>).<\/p>\n Los tambi\u00e9n llamados procesadores de luz o circuitos integrados fot\u00f3nicos ya son una realidad, pero la producci\u00f3n a\u00fan se realiza por demanda en pocas f\u00e1bricas, principalmente en China, Taiw\u00e1n, Singapur, B\u00e9lgica, Estados Unidos y Canad\u00e1. \u201cTenemos capacidad para producir y caracterizar prototipos de chips fot\u00f3nicos en universidades y centros de investigaci\u00f3n de S\u00e3o Paulo, R\u00edo de Janeiro y Minas Gerais, pero nuestra producci\u00f3n todav\u00eda es artesanal\u201d, comenta Hern\u00e1ndez Figueroa. \u201cPor lo general, quienes tienen que lidiar con los dispositivos son investigadores o estudiantes\u201d. Para contar con el apoyo de equipos especializados y asegurar la calidad de los pr\u00f3ximos prototipos, encargar\u00e1 la fabricaci\u00f3n del aislador y el sensor a una empresa con sede en B\u00e9lgica, para lo que abonar\u00e1 unos 200.000 reales por 15 copias del aislador y 15 del sensor.<\/p>\n La ventaja de que sean los propios estudiantes \u2012normalmente doctorandos\u2012 quienes operen las m\u00e1quinas que fabrican los prototipos radica en la posibilidad de formar especialistas con un enfoque pr\u00e1ctico, capaces de resolver eventuales problemas a lo largo del proceso de producci\u00f3n, seg\u00fan lo sostiene el f\u00edsico Gustavo Wiederhecker, de la Unicamp, coordinador del Programa FAPESP en Tecnolog\u00edas Cu\u00e1nticas (QuTla). \u201cLa fot\u00f3nica es el pilar del programa de tecnolog\u00edas cu\u00e1nticas y la sub\u00e1rea con mayor cantidad de investigadores, tanto en S\u00e3o Paulo como en otros estados\u201d.<\/p>\n Para reforzar la infraestructura, el Centro de Componentes Semiconductores y Nanotecnolog\u00edas (CCSNano) de la Unicamp recibir\u00e1 en octubre un equipo de litograf\u00eda por haz de electrones, capaz de grabar el molde que permite tallar en las placas de silicio las pistas por las que discurrir\u00e1 la luz. Este dispositivo, adquirido a trav\u00e9s del programa Multiusuarios de la FAPESP por alrededor de 2,8 millones de d\u00f3lares, se sumar\u00e1 a otro con las mismas funciones que se encuentra en funcionamiento desde el a\u00f1o 2011.<\/p>\n \u201cTodos los equipos de prototipado requieren un mantenimiento permanente\u201d, dice Wiederhecker. \u201cSi solo hay uno y tiene un desperfecto, el trabajo puede quedar en pausa durante meses\u201d. Por esta raz\u00f3n, a veces los investigadores deben hacer lo que \u00e9l denomina un peregrinaje entre las universidades de Minas Gerais, R\u00edo de Janeiro y S\u00e3o Paulo en busca de m\u00e1quinas que puedan utilizar.<\/p>\n Los chips fot\u00f3nicos contienen dos o m\u00e1s componentes \u00f3pticos a\u00f1adidos a los electr\u00f3nicos, que reemplazan parcialmente sus funciones. \u201cEl chip no es solo fot\u00f3nico, y probablemente nunca lo ser\u00e1, porque el l\u00e1ser, un componente indispensable, necesita de una corriente el\u00e9ctrica para emitir energ\u00eda bajo la forma de fotones\u201d, explica el ingeniero electricista Marcelo Segatto, de la Universidad Federal de Esp\u00edrito Santo (Ufes). \u201cUna de las funciones de los electrones consiste en calentar partes del chip, modificando el \u00edndice de refracci\u00f3n y alterando la cantidad de luz transmitida\u201d.<\/p>\n En los chips de este tipo, los fotones recorren un tipo de pista y los electrones otro, hacia los dispositivos, los transistores, fabricados con fosfuro de indio o de silicio, el material predominante en los circuitos que se utilizan en las computadoras y tel\u00e9fonos celulares. \u201cLa diferencia con los chips actuales reside en que la fot\u00f3nica hace bien lo que hace la electr\u00f3nica y tambi\u00e9n lo que la electr\u00f3nica no puede, debido a las propiedades de la luz\u201d, dice. \u201c\u00bfUn ejemplo? Dos fotones pueden atravesarse mutuamente sin interactuar, como dos fantasmas, pero dos electrones no\u201d.<\/p>\n Mediante un llamado a la presentaci\u00f3n de propuestas del Consejo Nacional de Fundaciones de Apoyo a la Investigaci\u00f3n Cient\u00edfica (Confap) de los estados brasile\u00f1os y la Comunidad Europea, emitido en 2022, Segatto construy\u00f3 el prototipo de un chip fot\u00f3nico de 1 mm2<\/sup> que simula el funcionamiento de una neurona cerebral. \u201cUn chip fot\u00f3nico que funciona como una neurona consume mil veces menos energ\u00eda que su equivalente electr\u00f3nico, ya que su estructura es m\u00e1s simple\u201d, describe Segatto, quien forma parte de uno de los Centros de Investigaciones en Ingenier\u00eda (CPE, en portugu\u00e9s) en inteligencia artificial financiados por la FAPESP.<\/p>\n Laboratorio de Telecomunicaciones de la Ufes<\/span>El chip de la Ufes, parte de una red neural \u00f3ptica, con bajo consumo de energ\u00edaLaboratorio de Telecomunicaciones de la Ufes<\/span><\/p><\/div>\n Como una neurona Como el prototipo del chip de la Ufes est\u00e1 hecho de silicio, Segatto supuso que el fabricante estatal de semiconductores, el Centro Nacional de Tecnolog\u00eda Electr\u00f3nica Avanzada (Ceitec), con sede en Porto Alegre [Rio Grande do Sul], podr\u00eda continuar con su desarrollo, ya que all\u00ed trabajan con este material. Con esta premisa, el grupo de la Ufes y otros expertos en la materia de la Unicamp y del Sistema Nacional de Laboratorios de Fot\u00f3nica (Sisfot\u00f3n) enviaron en enero de 2023 una carta al Ministerio de Ciencia, Tecnolog\u00eda e Innovaci\u00f3n (MCTI) nacional proponiendo el fortalecimiento del Ceitec, que vivi\u00f3 momentos aciagos.<\/p>\n La compa\u00f1\u00eda, creada en 2002, sufri\u00f3 un duro rev\u00e9s en 2021, cuando el gobierno federal decret\u00f3 su disoluci\u00f3n. El Tribunal Federal de Cuentas fren\u00f3 la operaci\u00f3n y el gobierno actual anul\u00f3 el decreto, pero en ese \u00ednterin, 100 de sus 170 empleados abandonaron el Ceitec. En diciembre de 2023, se aprob\u00f3 un plan de reestructuraci\u00f3n que prioriza la implementaci\u00f3n, a partir de este a\u00f1o, de equipos para producir los llamados semiconductores de potencia, que se utilizan para la conversi\u00f3n de la energ\u00eda en las centrales e\u00f3licas o solares.<\/p>\n \u201cPodr\u00edamos utilizar parte de esta infraestructura para desarrollar prototipos en el \u00e1rea de la fot\u00f3nica, pero no es una prioridad\u201d, comenta el ingeniero electricista Eric Fabris, superintendente de Productos, Investigaci\u00f3n y Desarrollo de la empresa. \u201cDe momento, las posibilidades de que el Ceitec se adentre de lleno en la fot\u00f3nica son remotas\u201d.<\/p>\n En 2018, cuando \u00e9l y su equipo comenzaron a desarrollar un chip fot\u00f3nico, el tecn\u00f3logo en telecomunicaciones Rafael Carvalho Figueiredo, de Centro de Pesquisa e Desenvolvimento em Telecomunica\u00e7\u00f5es (CPQD), tambi\u00e9n de Campinas, ya sab\u00eda que ser\u00eda muy dif\u00edcil avanzar m\u00e1s all\u00e1 de la fase de prototipo de laboratorio. \u201cEl mercado nacional, en gran medida, est\u00e1 centrado en el ensamblado de componentes importados, pero proyectos como \u00e9ste constituyen pasos importantes para impulsar el desarrollo local y abrir nuevas oportunidades para la industria\u201d, comenta. El trabajo formaba parte del proyecto Teranet \u2013 Sistemas \u00d3pticos en 1 Tb\/s (terabits por segundo) para Internet del Futuro, patrocinado por la agencia federal Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep), con recursos procedentes del Fondo para el Desarrollo Tecnol\u00f3gico de la Telecomunicaciones (Funttel).<\/p>\n El chip fue dise\u00f1ado en CPQD, fabricado en B\u00e9lgica y terminado en el centro de Campinas. Con aplicaciones potenciales en telecomunicaciones, el dispositivo de 25 mm2<\/sup> posee un transceptor, que combina un transmisor y un receptor en un mismo dispositivo, convirtiendo las se\u00f1ales el\u00e9ctricas en lum\u00ednicas y viceversa.<\/p>\n Su capacidad de transmisi\u00f3n es de 1,2 Tb\/s, superior a los 800 gigabits por segundo (Gb\/s) de los equivalentes comerciales m\u00e1s avanzados. Durante el mes de marzo se concluyeron con resultados satisfactorios las pruebas del chip, utilizado en uno de los extremos de un haz de fibra \u00f3ptica de 500 kil\u00f3metros (km). \u201cPodemos mejorarlo, de contar con un socio para continuar con el desarrollo\u201d, dice Figueiredo.<\/p>\n L\u00e9o Ramos Chaves\u2009\/\u2009Revista Pesquisa FAPESP<\/span>El equipo de litograf\u00eda de la Unicamp para el modelado de chips: es capaz de escribir con resoluciones inferiores a los 10 nan\u00f3metrosL\u00e9o Ramos Chaves\u2009\/\u2009Revista Pesquisa FAPESP<\/span><\/p><\/div>\n Su colega, el ingeniero electricista Tiago Sutili apostill\u00f3: \u201cAunque este trabajo no tenga continuidad, el conocimiento no se perder\u00e1\u201d. Seg\u00fan \u00e9l, la experiencia sirvi\u00f3 como base para la realizaci\u00f3n de nuevas investigaciones, como el desarrollo de un modulador electro\u00f3ptico, uno de los componentes principales del transmisor, descrito en septiembre de 2023 en la revista Scientific Reports<\/em>, en colaboraci\u00f3n con investigadores de la Universidade Estadual Paulista (Unesp). \u201cTambi\u00e9n aprovechamos lo que aprendimos para perfeccionar otros procesos de microfabricaci\u00f3n e integraci\u00f3n electro\u00f3ptica de chips fot\u00f3nicos\u201d, a\u00f1ade.<\/p>\n El ingeniero electricista Arismar Cerqueira Sodr\u00e9 Junior y su equipo, de Instituto Nacional de Telecomunica\u00e7\u00f5es (Inatel), una instituci\u00f3n privada de educaci\u00f3n superior con sede en Santa Rita do Sapuca\u00ed, Minas Gerais, encontr\u00f3 otros caminos. De 2019 a 2023, uno de los investigadores de su grupo, el ingeniero en telecomunicaciones Eduardo Saia Lima, trabaj\u00f3 durante su doctorado en la caracterizaci\u00f3n y la aplicaci\u00f3n de un chip fot\u00f3nico dise\u00f1ado por cient\u00edficos de dos universidades de Italia, con quienes los brasile\u00f1os colaboraban, y fabricado en el Reino Unido.<\/p>\n Un dispositivo potenciado \u201cNuestro trabajo no se detuvo\u201d, comenta Sodr\u00e9 Junior. Con base en esos resultados, comenz\u00f3 a trabajar con un grupo de la Unicamp coordinado por el ingeniero electr\u00f3nico Evandro Conforti en el desarrollo de un amplificador \u00f3ptico semiconductor, tambi\u00e9n para multiplicar la frecuencia en internet de alta velocidad. El chip, dise\u00f1ado por una empresa de los Pa\u00edses Bajos, ser\u00e1 producido en Berl\u00edn (Alemania), y su costo rondar\u00e1 los 20.000 euros. \u201cEl dispositivo, con dimensi\u00f3n de 2 por 5 mm, contar\u00e1 con un interruptor fot\u00f3nico de alta velocidad con varias salidas de luz\u201d, comenta Conforti.<\/p>\n Con \u00e9ste y otros trabajos, los cient\u00edficos est\u00e1n adquiriendo experiencia en el dise\u00f1o y las pruebas de chips fot\u00f3nicos, como as\u00ed tambi\u00e9n en la fabricaci\u00f3n de prototipos, aunque la producci\u00f3n nacional no sea viable a corto plazo, dada la alta inversi\u00f3n que requiere y la competencia internacional. \u201cNo es rentable invertir en una f\u00e1brica en Brasil\u201d, comenta Wiederhecker, de la Unicamp. \u201cLo que necesitamos es una sala limpia [un ambiente esterilizado], que permita que cualquier investigador pueda completar su trabajo sin interrupciones y que los tecn\u00f3logos desarrollen nuevas aplicaciones. Este es un modelo exitoso que ya he visto en otros pa\u00edses\u201d.<\/a><\/p>\n FMN Lab\u2009\/\u2009Wikimedia commons<\/span>Producci\u00f3n de un chip fot\u00f3nico que simula el funcionamiento de una neurona en un laboratorio de la Universidad T\u00e9cnica Estatal Bauman de Mosc\u00faFMN Lab\u2009\/\u2009Wikimedia commons<\/span><\/p><\/div><\/p>\n Centros de investigaci\u00f3n de China y Estados Unidos dieron a conocer avances recientes que podr\u00edan acelerar el desarrollo de los chips fot\u00f3nicos. En mayo del a\u00f1o pasado, cient\u00edficos del Instituto de Tecnolog\u00eda de la Informaci\u00f3n y Microsistemas de Shangh\u00e1i (China), en colaboraci\u00f3n con la Escuela Polit\u00e9cnica Federal de Lausana (Suiza), anunciaron una innovaci\u00f3n capaz de ampliar y abaratar la producci\u00f3n de los chips fot\u00f3nicos: la sustituci\u00f3n de un material semiconductor de alto costo utilizado en su producci\u00f3n, el niobato de litio, por tantalato de litio, que tambi\u00e9n convierte la electricidad en luz, pero a un costo menor.<\/p>\n A la par, en diciembre, un grupo del Instituto de Tecnolog\u00eda de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, y de la empresa finlandesa Nokia, describieron en la revista Nature Photonics<\/em> un chip fot\u00f3nico producido mediante procesos de fundici\u00f3n comerciales, lo que podr\u00eda reducir los costos de fabricaci\u00f3n. Con m\u00f3dulos interconectados que simulan una red neuronal, el dispositivo complet\u00f3 los c\u00e1lculos claves para una tarea de clasificaci\u00f3n de aprendizaje autom\u00e1tico en menos de medio nanosegundo con un 92 % de precisi\u00f3n, un rendimiento similar al del dispositivo electr\u00f3nico convencional.<\/p>\n Gobiernos y empresas tambi\u00e9n se est\u00e1n movilizando. En octubre, el Departamento de Comercio de Estados Unidos anunci\u00f3 que podr\u00eda aportar hasta 93 millones de d\u00f3lares de financiaci\u00f3n para que la compa\u00f1\u00eda fabricante de semiconductores \u00f3pticos Infinera multiplique por 10 su producci\u00f3n de chips fot\u00f3nicos en su planta de la ciudad de San Jos\u00e9, en California. Los gigantes tecnol\u00f3gicos estadounidenses \u2012Intel, Cisco, Agilent, Ciena, Hewlett Packard e IBM\u2012 y al menos uno chino \u2012Huawei\u2012 se apresuran a ultimar el desarrollo de sus productos, integrando componentes electr\u00f3nicos y fot\u00f3nicos.<\/p>\n Lo propio est\u00e1 ocurriendo en Europa. En mayo de 2024, la empresa de computaci\u00f3n fot\u00f3nica iPronics, surgida en la Universidad Polit\u00e9cnica de Valencia (Espa\u00f1a), inform\u00f3 que invertir\u00eda 3,7 millones de euros para ampliar su escala de producci\u00f3n y poner a disposici\u00f3n de los usuarios un chip fot\u00f3nico multifuncional y programable presentado tres meses antes en la revista Nature Communications<\/em>.<\/p>\n En septiembre, la startup<\/em> Ephos anunci\u00f3 la inauguraci\u00f3n de una f\u00e1brica en Mil\u00e1n (Italia), para producir chips fot\u00f3nicos de vidrio destinados a la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica, como resultado de una inversi\u00f3n de 8,5 millones de d\u00f3lares, en parte procedentes de empresas estadounidenses y tambi\u00e9n del Consejo de Innovaci\u00f3n Europeo (EIC). En noviembre, un consorcio integrado por 11 pa\u00edses de la Uni\u00f3n Europea anunci\u00f3 una inversi\u00f3n de 380 millones de euros para la construcci\u00f3n de una planta piloto de fabricaci\u00f3n de chips fot\u00f3nicos.<\/p>\n En septiembre de 2023, la compa\u00f1\u00eda Rockley Photonics, de Oxford (en el Reino Unido), anunci\u00f3 que estaba \u201cobteniendo r\u00e1pidos avances hacia una detecci\u00f3n de glucosa no invasiva utilizando su propia plataforma fot\u00f3nica de silicio\u201d. El objetivo es monitorear los componentes de la sangre con un dispositivo ponible dotado de sensores capaces de monitorizar la sangre en forma no invasiva mediante espectroscop\u00eda infrarroja de onda corta en tiempo real. Un dispositivo similar para medir la tensi\u00f3n arterial super\u00f3 la primera fase de pruebas en seres humanos con resultados satisfactorios.<\/div>\n Este art\u00edculo sali\u00f3 publicado con el t\u00edtulo \u201cChips fot\u00f3nicos en marcha<\/strong>\u201d en la edici\u00f3n impresa n\u00b0 348 de febrero de 2025. <\/p>\n Proyectos Art\u00edculos cient\u00edficos![](\"\/wp-content\/uploads\/2025\/10\/RPF-chipfotonico-2025-02-info-ESP-DESK.png\")
\n <\/picture>Alexandre Affonso \/ Revista Pesquisa FAPESP<\/span>\n![\"\"](\"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2025\/10\/RPF-chip-fotonico-ufes-2025-02-1140.jpg\")
\n<\/strong>El equipo de la Ufes dise\u00f1\u00f3 los dispositivos y las funciones del chip en un programa computacional y envi\u00f3 el prototipo virtual a una empresa brit\u00e1nica, que lo construy\u00f3. El chip que reproduce el funcionamiento de una neurona se prob\u00f3 posteriormente en la Universidad de Trento, en Italia, con la participaci\u00f3n del equipo brasile\u00f1o. Un art\u00edculo publicado en diciembre en la revista Journal of Lightwave Technology<\/em> describe un mecanismo destinado a regular la llegada de la informaci\u00f3n al otro extremo del chip. El haz de luz se divide en varios subhaces y cada uno de ellos atraviesa entre uno y siete dispositivos en forma de espiral. Los que tienen que recorrer m\u00e1s espirales se retrasan en comparaci\u00f3n con los que recorren menos. Cada espiral retrasa el subhaz 25 picosegundos (10-12<\/sup> segundos).<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2025\/10\/RPF-chip-fotonico-unicamp-2025-02-1140.jpg\")
\n<\/strong>Saia Lima utiliz\u00f3 el chip para multiplicar la frecuencia de la luz de 2,6 gigahercios (GHz) a 26 GHz, tal como lo describe en un art\u00edculo publicado en septiembre de 2022 en Scientific Reports<\/em>. \u201cLogramos generar una se\u00f1al 5G utilizando luz con un dispositivo relativamente barato y con el mismo rendimiento que un generador de radiofrecuencia comercial, que es muy caro\u201d, comenta. Seg\u00fan \u00e9l, esta mejora podr\u00eda ser muy \u00fatil en las redes de internet 5G.<\/p>\n
\n<\/strong>Gobiernos, empresas e institutos de investigaci\u00f3n cient\u00edfica anuncian innovaciones y pugnan por ser pioneros en este campo<\/em><\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/wp-content\/uploads\/2025\/10\/RPF-chip-fotonico-moscou-2025-02-800.jpg\")
\n1.<\/strong> Fot\u00f3nica para internet de nueva generaci\u00f3n (no<\/sup> 15\/24517-8<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Convenio\/Acuerdo<\/strong> MCTI\/MC; Investigador responsable<\/strong> Hugo Enrique Hern\u00e1ndez Figueroa (Unicamp); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 1.916.985,63.
\n2. <\/strong>IARA – Inteligencia Artificial Recreando Ambientes (no<\/sup> 20\/09835-1<\/a>); Modalidad<\/strong> Programa de Centros de Investigaciones en Ingenier\u00eda; Convenio\/Acuerdo<\/strong> MCTI\/MC; Investigador responsable<\/strong> Andr\u00e9 Carlos Ponce de Leon Ferreira de Carvalho (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 4.303.073,88.
\n3.<\/strong> Tecnolog\u00edas estrat\u00e9gicas para internet de alta velocidad (no<\/sup> 21\/06569-1<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico (acuerdo de cooperaci\u00f3n con el MCTIC); Investigador responsable <\/strong>Evandro Conforti (Unicamp); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 2.471.735,98 m\u00e1s US$ 279.283,71.<\/p>\n
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