Diseñar el mundo conectado

En nuestra vida diaria estamos rodeados de millones de dispositivos electrónicos que constantemente recolectan y transmiten información: desde el reloj inteligente que mide nuestra actividad física, hasta los sensores que monitorizan el consumo eléctrico en casa, el riego de un campo o la calidad del aire en una ciudad.

Todos estos dispositivos tienen algo en común: se comunican sin cables y con un consumo energético mínimo. Esto es lo que conocemos como Internet de las Cosas (o IoT, del inglés Internet of Things). Aunque a veces lo asociemos tan solo con una nevera conectada a internet, el verdadero tejido del IoT está formado por dispositivos sensores pequeños y discretos, que transmiten datos de forma puntual y consumen muy poca energía.

Este IoT, presente en sectores tan diversos como la salud, la industria, el transporte o las ciudades inteligentes, se sustenta en una tecnología clave: la comunicación por radiofrecuencia, que permite enviar y recibir señales a distancia sin necesidad de cables. Pero para que esta conectividad sea sostenible, no basta con que los dispositivos puedan comunicarse: deben hacerlo consumiendo la menor energía posible.

Eficiencia energética, un requisito fundamental

La eficiencia energética, por tanto, no es solo un valor añadido: es una condición esencial para el funcionamiento del IoT.

Muchos sensores se alimentan mediante pequeñas baterías o incluso sistemas de recolección de energía ambiental. Si su consumo no fuera realmente bajo, esas baterías se agotarían con frecuencia y cada reemplazo supondría una intervención: cambiar la pila de un reloj puede parecernos trivial, pero hacerlo en miles de sensores distribuidos por una ciudad o instalación industrial resulta inviable. Por eso, reducir el consumo no solo abarata costes y facilita el mantenimiento, sino que permite escalar y mantener estas tecnologías a gran escala.

Una de las respuestas más prometedoras a este reto energético es el desarrollo de chips de radiofrecuencia de ultra bajo consumo optimizados para aplicaciones IoT y, en particular, para arquitecturas de Edge Computing. A diferencia de los sistemas tradicionales, que envían constantemente datos a la nube, en el Edge Computing el sensor analiza la información localmente, decide si es relevante y, solo entonces, la transmite. Esta decisión —que parece pequeña, pero es clave— evita enviar datos innecesarios y, con ello, reducir el consumo energético; lo que no solo alarga considerablemente la vida útil del sistema, sino que también mejora la privacidad.

Lograr esta eficiencia requiere una labor tecnológica muy compleja. Detrás de cada conexión inalámbrica hay circuitos diseñados para operar con señales de radiofrecuencia extremadamente débiles, que deben funcionar de forma fiable incluso con estas limitaciones energéticas. Además, estos diseños deben ser robustos, seguros y capaces de adaptarse a entornos cambiantes: en última instancia, es como si hubiera que diseñar circuitos capaces de conversar entre ellos “susurrando” desde lejos, pero sin dejar de ser claros y precisos.

El gran desafío: un diseño más rápido y automatizado

Diseñar estos sistemas de forma eficiente no es sencillo y requiere herramientas adecuadas que permitan hacer más, mejor y en menos tiempo. El diseño de circuitos de radiofrecuencia es un proceso lento y complejo, que sigue dependiendo en gran medida del conocimiento experto del diseñador, y que no está automatizado, lo que limita su adopción a gran escala.

Este desafío es especialmente relevante en el contexto actual, en el que la demanda de dispositivos conectados crece de forma acelerada, a mucha más velocidad que el número de especialistas capaces de diseñar este tipo de circuitos. Sin nuevas metodologías y herramientas que hagan más eficiente el proceso de diseño, el desarrollo de tecnologías clave para la digitalización, la transición energética y la sostenibilidad podría verse seriamente limitado.

En este escenario se enmarca el proyecto europeo ODE4EC-AMS, que involucra 25 socios (tanto de la academia como de la industria) y maneja un presupuesto superior a los 15 M€. Su objetivo es desarrollar herramientas automáticas y de acceso abierto (open source) para facilitar el diseño de circuitos analógicos y de radiofrecuencia de bajo consumo.

Estas herramientas, posibles gracias a las capacidades de la inteligencia artificial, permitirán reducir tiempos de desarrollo, mejorar la calidad de los diseños y hacer este conocimiento accesible a una comunidad más amplia de investigadores, ingenieros y pequeñas empresas.

En España, este proyecto está liderado por el grupo de investigación Intelligent, Reliable and Secure Microelectronics, del Instituto de Microelectrónica de Sevilla. El grupo trabaja en estrecha colaboración con equipos de investigación de distintos países europeos, combinando experiencia en radiofrecuencia, automatización y tecnologías emergentes.

La trayectoria del IMSE-CNM en el diseño de circuitos de radiofrecuencia y en el desarrollo de metodologías de automatización lo convierte en un entorno idóneo para avanzar en este tipo de herramientas abiertas. Esta combinación de conocimiento técnico profundo y visión estratégica resulta esencial para afrontar los retos actuales del diseño electrónico.

Avanzar hacia la soberanía tecnológica

Más allá del aspecto puramente técnico, este enfoque tiene una dimensión estratégica fundamental: la soberanía tecnológica europea.

En la actualidad, gran parte del diseño de circuitos integrados depende de herramientas propietarias desarrolladas principalmente por un reducido grupo de grandes empresas de fuera de la Unión Europea. Estas herramientas no solo son extremadamente costosas, con licencias que pueden superar el millón de euros anuales por equipo de diseño, sino que además imponen restricciones de uso, dificultan la experimentación y condicionan la autonomía en sectores estratégicos como la defensa, la automoción o la salud.

Esta dependencia limita la capacidad europea para innovar, formar talento y reaccionar con agilidad ante crisis tecnológicas o geopolíticas. Apostar por herramientas abiertas y desarrolladas en Europa no solo reduce esta dependencia, sino que refuerza la autonomía tecnológica, favorece la innovación local al democratizar el acceso a tecnologías críticas y refuerza la seguridad y el control sobre la cadena de valor.

Aunque no siempre seamos conscientes de ello, las comunicaciones en radiofrecuencia de bajo consumo forman parte de nuestra vida cotidiana. La investigación que hoy se realiza en este ámbito no solo hace posible un mundo más conectado y eficiente, sino que contribuye de forma directa a construir una base tecnológica propia, segura y sostenible para Europa.

Coordinación y edición: Adelina Pastor, Delegación del CSIC en Andalucía.