Una oblea de 300 mm con muchos sistemas memristivos en un chip. Crédito: Yi Huang (yihuang@Umass).
El desarrollo de tecnologías más avanzadas para procesar señales de radiofrecuencia podría avanzar aún más en la comunicación inalámbrica, lo que permite que los dispositivos conectados a Internet compartan información entre sí y mientras consuman menos energía. Actualmente, las señales de radiofrecuencia se procesan utilizando radios definidas por software (SDRS), sistemas que pueden modular, filtrar y analizar señales utilizando componentes de software en lugar de hardware.
A pesar de su uso generalizado, estos sistemas dependen de hardware puramente digital en el que los módulos de computación y memoria se separan físicamente, lo que lleva a un control constante de datos entre los dos y, por lo tanto, el consumo de energía adicional. Además, el uso extenso de componentes de circuito conocidos como convertidores analógicos a digitales (ADC), que convierten las señales de radiofrecuencia entrantes en valores digitales que luego pueden procesarse por computadoras digitales, a menudo resulta en retrasos de procesamiento (es decir, latencia) y un consumo de energía sustancial. Los ingenieros electrónicos han estado tratando de desarrollar sistemas alternativos que puedan manipular directamente las señales en su forma original (es decir, analógica), lo que reduciría el movimiento de los datos y el menor consumo de energía.
Investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst, Texas A&M University y Tetramem Inc. recientemente introdujeron un nuevo sistema prometedor para procesar sistemas de radiofrecuencia analógica, que se basa en dispositivos de memoria no volátiles conocidos como memristores integrados en un chip. Su sistema propuesto, presentado en un papel En Nature Electronics, se encontró que procesa señales de radiofrecuencia significativamente más rápidas y de manera más eficiente que las SDR existentes.
“Este trabajo se inspiró en el enfoque del cerebro para procesar señales sensoriales para la extracción de información”, dijeron los autores a Tech Xplore. “A diferencia de los sensores microelectrónicos de última generación, que convierten las señales analógicas en bits digitales que luego se almacenan y recuperan para procesar más tarde, el cerebro procesa señales analógicas directamente, en tiempo real y dentro de la memoria, reteniendo solo información que sigue siendo persistente. Esto permite al cerebro extraer rápidamente la información crítica con un consumo de energía mínimo”.
Como parte de su estudio reciente, los autores desarrollaron un sistema memristivo en un chip (SOC), un circuito integrado que contiene todos los componentes esenciales de un sistema informático junto con memristores. Este SOC fue diseñado para emular la capacidad del cerebro humano para procesar y extraer rápidamente información importante.
El circuito integrado contiene una matriz de barras transversales de memristores, una arquitectura de circuito que conecta entradas y salidas después de una estructura similar a una cuadrícula. Esta variedad de memristores puede procesar señales sensoriales muestreadas en tiempo real, y su configuración refleja efectivamente los pesos de un algoritmo de IA personalizado.
“El SoC Memristive es el resultado de más de una década de investigación dedicada sobre el hardware emergente de inteligencia artificial (IA)”, dicen los autores.
Sistema de procesamiento de señal de RF a través de un Soc Memristive. Crédito: Nature Electronics (2025). Doi: 10.1038/s41928-025-01409-y
“Nuestro viaje abarca desde el desarrollo de memristores de alto rendimiento hasta el diseño de chips integrados compatibles con las fundiciones comerciales y, en última instancia, a comercializar el hardware memristive para la IA y las comunicaciones de próxima generación. El SOC demostró velocidades de procesamiento y eficiencias energéticas de magnitud de magnitud superior a los chips de procesamiento de sensores convencionales”.
El nuevo circuito integrado desarrollado por los investigadores procesa directamente señales analógicas almacenadas por memristores, extrayendo información integrada y clasificando de manera confiable señales importantes, imitando cómo el cerebro extrae información valiosa. El equipo evaluó el SOC Memristive en una serie de pruebas y descubrió que podría procesar señales de radiofrecuencia con baja latencia, al tiempo que minimiza el consumo de energía.
“Este enfoque permite el procesamiento de señal de ultra baja latencia y eficiente en energía directamente en dispositivos de borde”, explicaron los autores. “La arquitectura de procesamiento de señales de RF distribuye tanto el procesamiento de señales como las tareas de inferencia de redes neuronales en diez núcleos informáticos, respaldados por circuitos periféricos en chip totalmente integrados.
“Demostramos las capacidades del sistema a través de la identificación del transmisor de RF de alta precisión y la detección de anomalías, logrando una latencia significativamente menor y una mayor eficiencia energética en comparación con las plataformas de procesamiento de señales digitales de última generación”.
El Soc Memristive recientemente desarrollado del equipo integra directamente a la comunicación inalámbrica, aprovechando las cualidades únicas de los memristores. En el futuro, su diseño subyacente podría inspirar el desarrollo de otros circuitos integrados basados en memristor similares, que potencialmente contribuyen al despliegue del mundo real de sistemas de comunicaciones inalámbricas más rápidas y de eficiencia energética.
“El sistema introducido en nuestro artículo reciente es una prueba de concepto, pero es un primer paso fundamental”, agregaron los autores. “Actualmente estamos desarrollando nuestro sistema memristivo escalado de próxima generación y circuitos avanzados de RF para apoyar frecuencias más altas y funcionalidades ampliadas.
“Nuestro objetivo es integrar nuestro hardware emergente con los estándares Wi-Fi existentes y las futuras redes de sexta generación (6G), lo que permite que la IA integrada realice un procesamiento de señal de RF más eficiente y adaptativo en entornos inalámbricos cada vez más dinámicos y complejos”.
Escrito para usted por nuestro autor Ingrid Fadellieditado por Gaby Clarky verificado y revisado por Andrew Zinin—Este artículo es el resultado de un trabajo humano cuidadoso. Confiamos en lectores como usted para mantener vivo el periodismo científico independiente. Si este informe le importa, considere un donación (especialmente mensual). Obtendrá una cuenta sin anuncios como agradecimiento.
Más información: Yi Huang et al, Procesamiento de señal de radiofrecuencia con un sistema memristivo en un chip, Nature Electronics (2025). Doi: 10.1038/s41928-025-01409-y.
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Cita: El nuevo sistema basado en memristor podría aumentar el procesamiento de las señales de radiofrecuencia (2025, 24 de julio) Recuperado el 24 de julio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-07-Memristor basado en boost-radiofrequency.html
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