¿Qué son los microchips fotónicos que se fabricarán en Galicia y para qué se utilizan?

• Zona Franca y UVigo presentan una Fábrica de Circuitos Fotónicos para los fondos europeos
• Vigo concurrirá al Perte de los microchips para la futura fábrica de circuitos fotónicos

La fotónica integrada vive un momento de importante expansión con crecimientos anuales del 30% y que, según los expertos, alcanzará incrementos del 49% a partir del 2025. Lo que la electrónica vivió a partir de los años 60 con la fabricación de microchips para, fundamentalmente, dispositivos de radio y televisión, se vive desde los años 90 con la llegada de la fibra óptica y la utilización de la luz para el tratamiento y la transmisión de información a través de circuitos integrados.

"Se ha pasado del mundo de la electrónica al mundo de la luz", explica el docente e investigador de la UVigo Fracisco Javier Díaz Otero, que forma parte del proyecto impulsado por esta universidad y la Zona Franca para crear un laboratorio de microchips fotónicos en la ciudad olívica.

Según señala Díaz Otero, las empresas de los años sesenta inventaron el circuito integrado. "Dispositivos basados en la electrónica que se fueron miniaturizando de tal manera que a comienzo de los años 80 hubo una explosión de avance tecnológico que hacía que esos microchips electrónicos se utilizaran sobre todo en computación, en los ordenadores personales, televisores, luego llegaron los móviles…". A día de hoy se fabrican anualmente miles de millones de chips para satisfacer el mercado de consumo electrónico.

Francisco Javier Díaz Otero. Foto: Uvigo

Y se hizo la luz

El problema con esos microchips, que hoy se utilizan en infinitas aplicaciones, es un problema de la Ley de Moore que dice que a medida que se van miniaturizando más y más, "hay un límite físico a la capacidad de desarrollar dispositivos en esos microchips", cuenta Díaz Otero.

La fotónica encontró su sitio gracias a las numerosas ventajas del uso de la luz. "Hoy en día el 99% de las comunicaciones del mundo circulan a través de fibra óptica utilizando la luz, aunque no nos demos cuenta. Es verdad que usamos el teléfono móvil, pero la conversación va dando saltos de torre en torre, hasta entrar en una red de fibra óptica", cuenta el experto.

El uso de la fotónica en la elaboración de microchips permite tratar la información de manera mucho más precisa, cuenta con una mayor tasa de transmisión, menor consumo y menor volumen. "Tiene una serie de ventajas frente a la electrónica, de forma que sus aplicaciones son muchísimo más variadas", añade el docente de la UVigo.

"A partir del año 2000 comenzó el mismo proceso que con la electrónica en los 80. Se empezaron a hacer circuitos ópticos grandes y poco a poco se han ido miniaturizando, de tal forma que aún no se está al nivel de miniaturización de la electrónica, pero se está en un punto en el que hay mucha demanda de fotónica integrada y poca oferta de fábricas e incluso de diseñadores, empaquetadores, etc.", sostiene Francisco Javier Díaz.

En nuestro día a día

Respecto a las aplicaciones que tiene hoy en día la fotónica integrada, Díaz asegura que son inmensas, aunque muchas veces no seamos conscientes. "En telecomunicaciones, todas. También en sensores de fibras o espectrómetros, sensores de gases, sensores de patógenos, microfluídica médica, biosensado, iluminación, como los famosos led", destaca.

Si hubiera que señalar una de las características más importantes de la fotónica sería su precisión. "La investigadora Laura Lechuga la utiliza en un proyecto de medicina en el que estos microchips permiten, con una gota de sangre, detectar marcadores tumorales incluso años antes de que se produzca. Se usa también en tomografía óptica y desde ahí hasta cosas más sencillas como láseres para impresoras 3D, mandos a distancia; también en algunos sensores de vehículos, sensores de colisión de los coches, iluminación de cabina, comunicaciones dentro de vehículos. Tiene un montón de aplicaciones", subraya el experto.

Referente en Europa

El proyecto desarrollado por la UVigo junto a Zona Franca, Concello de Vigo y Diputación de Pontevedra para la creación de un laboratorio y una fábrica de chips fotónicos en la ciudad olívica ha vivido un nuevo impulso gracias al Perte de microchips anunciado recientemente por Pedro Sánchez, que contará con una inversión de 11.000 millones de euros.

Según señala Díaz Otero, el plan de negocio demuestra que hay un hueco importante para un proyecto de este tipo, que pretende convertirse en un referente en Europa en esta tecnología puntera. "Esta fábrica es comercial y está orientada a volúmenes medios y altos. Además, otros de los objetivos que se han fijado son la alta calidad, un tiempo reducido de fabricación y la transparencia para el cliente; se pretende que este sepa en cada momento cómo va la fabricación, en qué punto del proceso de encuentra, problemas, retrasos… es algo que en general no se hace", comenta Francisco Javier Díaz.

Este proyecto, que podría producir hasta medio millón de chips fotónicos al año, ya cuenta con el interés de socios industriales, según explica el delegado del Estado en el Consorcio de la Zona Franca de Vigo, David Regades. "Ya hay inversores que nos han mostrado su interés en participar, así como potenciales clientes e inversores privados", sostiene.

Además, "el Perte es un impulso para el proyecto porque se constata que los semiconductores son una parte estratégica de la política europea y del Gobierno de España", añade Regades.

El primer paso de este proyecto es el laboratorio de I+D en comunicaciones cuánticas con una pata ecperimental en fotónica integrada, que tiene ya ubicación en las instalaciones de López Mora de la Zona Franca de Vigo. "Seguimos trabajando con el objetivo de iniciar su instalación en 2023″, apunta el delegado del Estado.

En España hay un ecosistema de fotónica integrada, "empresas y centros de innvestigación que diseñan, fábricas de otras tecnologías complementarias con nuestro diseño, empresas dedicadas al empequetado y testeo, y hay usuarios finales, como Indra o Telefónica. Hay empresas nacionales que los utilizan. En este sentido se ha preparado como un proyecto también a nivel nacional para que la fábrica de Vigo se integre dentro de este ecosistema en esa cadena de valor, no es una flor en medio del desierto", dice F. Javier Díaz.

Microchip fotónico vs electrónico

La crisis de semiconductores que ha mantenido en vilo a parte de la industria en los últimos meses ha puesto de manifiesto que la elección de estrategia europea por esta industria quizás no ha sido la adecuada, por la enorme dependencia que existe de estos productos de mercados externos. Una estrategia que, además, como han señalado los expertos en este tiempo, no es fácil de revertir.

Las grandes plantas de microchips electrónicos, como las que pueda tener TSMC (Taiwan Semiconductor Manufacturing Company) cuestan miles de millones de euros. Y la inversión no es la parte más compleja a la hora de abordar un proceso industrial de esta magnitud. "Es una tecnología que tiene 50 años y está muy desarrollada, muy implantada, necesitas mucha gente formada, muchos recursos humanos, que no son fáciles de encontrar", explica Francisco Javier Díaz.

Se trata de fábricas de muy alta tecnología que no cierran, "están trabajando día y noche porque satisfacen a un mercado de consumo enorme". Este uso masivo ha permitido también abaratar los costes de estos microchips, por lo que los chips fotónicos no pueden aún competir en coste con ellos, aunque podrían empezar a hacerlo en un tiempo no muy elevado.

"Se trata de un tema de volumen; si de repente se sustituye el chip de comunicación de un teléfono móvil por uno de este tipo y empiezan a fabricarse millones de chips de este tipo, el coste al final se abarata", cuenta el docente de la UVigo.

"Con la fotónica integrada estamos en los primeros años, hay mucha demanda y el sector crece un 30% anual. Quien demanda este producto son grandes empresas punteras en tecnología como Google, Apple, Amazon, Facebook, Microsoft, IBM, Fujitsu, Huawei… Ahora mismo para dispositivos no de consumo enorme, sino más específicos pero de más alto valor. Hay mucha demanda, pero no podemos llegar tarde", concluye Díaz Otero.