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Tu móvil se queda colgado: échale la culpa a los extraterrestres

Los rayos cósmicos pueden hacer que los aparatos de electrónica de consumo fallen sin causa aparente.

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Oblea de circuitos integrados. /TSMC

Oblea de circuitos integrados. /TSMC

Cuando un móvil se queda colgado o incluso se reinicia solo en medio de una conversación, lo normal es pensar mal del fabricante o de la red de comunicación que se utilice en ese momento. ¿Será el chip, algún contacto defectuoso, la poca capacidad del repetidor? Pues en un porcentaje importante de las veces los aparatos electrónicos tienen este tipo de fallos porque han recibido el impacto de partículas energéticas procedentes del espacio exterior, aseguran investigadores de la Universidad Vanderbilt. Es un tema que no se suele tratar en grandes ferias como la Mobile World que se celebra en Barcelona, pero que preocupa a los fabricantes de todas esas novedades que se presentan.

Los fallos, que pueden afectar también a los ordenadores y cualquier otro aparato electrónico moderno como tabletas y consolas, suelen ser transitorios y más molestos que importantes, pero eso no impide que los ingenieros estén preocupados. El corazón de todos estos aparatos está en los circuitos integrados -los chips- y en ellos los transistores son cada vez más pequeños y están más densamente empaquetados. Cada generación de chips es una nueva proeza tecnológica que permite, por ejemplo, descargarse un video en un móvil, pero además es crecientemente vulnerable a la continua lluvia de partículas subatómicas, cargadas eléctricamente, que producen al chocar con la atmósfera los rayos cósmicos (procedentes de fuera del Sistema Solar). También atraviesa la Tierra continuamente una cascada de neutrinos pero estas partículas no tienen carga eléctrica no afectan a los aparatos electrónicos.

¿Qué pasa cuando las partículas más energéticas interactúan con un circuito integrado? Pueden cambiar el valor de las unidades de información (bits) almacenadas en la memoria

“Es un gran problema, aunque sea prácticamente invisible para la gente”, aseguró Bharat Buya, catedrático de ingeniería eléctrica en la Universidad de Vanderbilt en una sesión del congreso anual de la AAAS en Boston hace unos días. Su grupo está estudiando desde hace años los efectos de la radiación en los aparatos electrónicos, y ahora se ha centrado en la generación de transistores de 16 nanómetros (nm), la más avanzada que se utiliza actualmente en electrónica de consumo, informa la universidad.

¿Pero qué pasa exactamente cuando las partículas más energéticas interactúan con un circuito integrado? Pues que pueden cambiar el valor de las unidades de información (bits) almacenadas en la memoria, de un 0 a un 1 (los dos únicos valores posibles) o viceversa. Puede parecer poca cosa, pero este tipo de fallos llamados SEU en la jerga electrónica se han relacionado en los últimos años con errores en votaciones electrónicas y problemas en distintos sistemas de los aviones. A la altura que suelen volar los aviones, el nivel de radiación es considerablemente más alto que en la superficie terrestre y la probabilidad de un SEU es mayor.

Para su último estudio, los investigadores han recibido financiación de muchas de las mayores empresas de microelectrónica. “Los fabricantes de semiconductores están muy preocupados porque el problema es cada vez más grave a medida que disminuye el tamaño de los transistores en los chips y que aumentan la potencia y la capacidad de los sistemas digitales”, dijo Buya. “Además, los circuitos microelectrónicos están ya en todas partes y nuestra sociedad depende cada vez más de ellos”.

Resulta muy difícil achacar con seguridad un error concreto a las partículas extraterrestres hasta que se descartan otras posibles causas

Un problema en este área es que resulta muy difícil achacar con seguridad un error concreto a las partículas extraterrestres hasta que se descartan otras posibles causas, en el hardware o en el software del aparato, por lo que no se puede saber el porcentaje de fallos que causan. Por eso, los investigadores llevaron chips de 16 nm a un laboratorio en Los Álamos, donde los expusieron a radiación y midieron el número de fallos por transistor.

No pueden hacer públicos los datos exactos pero explican que en los de 16 nm, comparados con la generación anterior de 20 nm, ha disminuido ligeramente el número de fallos en los transistores individuales y en los chips, pero ha aumentado en los sistemas en su conjunto (ordenadores y otros aparatos). Esto se debe a diversos factores estructurales de la tecnología. Por ejemplo, a medida que disminuye el tamaño de un transistor se requiere menos carga eléctrica para representar cada bit y por eso la probabilidad de que al ser impactado por una partícula cargada el bit se voltee aumenta. Sin embargo, al ser el transistor más pequeño, es un blanco más difícil para las partículas. Por otra parte, cada transistor puede correr menos peligro pero cada aparato tiene cada vez más transistores y de ahí que aumenten los fallos.

En resumen, el problema es bien conocido en los sectores más afectados y estratégicos, como la aviación, las comunicaciones y la energía, que ya están tomando medidas, siendo la más obvia hacer circuitos redundantes porque la probabilidad de que fallen dos a la vez es bajísima.

Únicamente el sector de la electrónica de consumo, en su afán por vender, ha descuidado un aspecto que es cada vez más importante. ¿Reaccionarán los consumidores o seguirán jurando en arameo cada vez que se les cuelgue el teléfono?

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- Universidad Vanderbilt
- AAAS