La tecnología
De la fotónica integrada a una plataforma de computación completa: una arquitectura escalable donde la luz se convierte en la base del procesamiento de la información.
El desarrollo de la plataforma arranca con CYRAGATE, una familia de puertas lógicas fotónicas integradas que constituye la base de la arquitectura de computación de Tarranix. A partir de estas puertas elementales, Tarranix desarrolla circuitos aritméticos fotónicos sencillos, con el objetivo a corto plazo de integrarlos en CYRALU, su unidad aritmético-lógica fotónica.
Para sostener el desarrollo de una plataforma de computación fotónica completa y funcional, Tarranix trabaja también en la arquitectura necesaria alrededor de estos bloques computacionales. Incluye la restauración y amplificación de señal mediante CYRAGAIN, las interconexiones ópticas y, a más largo plazo, el almacenamiento de datos, la retención de estado y arquitecturas de computación fotónica programables.
El objetivo no es simplemente demostrar que una puerta lógica óptica puede funcionar, sino desarrollar un marco de lógica fotónica que pueda combinarse, encadenarse, escalarse e integrarse en sistemas de computación reales.
Computación fotónica
La luz ofrece propiedades físicas fundamentalmente distintas a las de la corriente eléctrica. La longitud de onda, la polarización y la fase, por ejemplo, aportan grados de libertad adicionales que pueden aprovecharse para transmitir y procesar información.
Centrándonos en la longitud de onda, una de las ventajas clave de la luz es que distintas frecuencias ópticas pueden viajar por el mismo medio al mismo tiempo sin interferir entre sí. Esta es la base de la multiplexación por división de longitud de onda (WDM), una de las tecnologías centrales de las telecomunicaciones modernas, que permite que muchos canales de comunicación independientes compartan la misma infraestructura óptica.
El mismo principio puede aplicarse a los circuitos fotónicos integrados, donde una sola guía de onda óptica puede transportar varios canales simultáneamente. Dentro de Tarranix, estos canales podrían sostener operaciones independientes en paralelo, aumentando la cantidad de información procesable sin exigir un aumento proporcional del número de estructuras lógicas físicas. Los sistemas fotónicos también pueden aportar:
- Gran ancho de banda, con la información transmitida y procesada ópticamente.
- Paralelismo masivo, usando distintas longitudes de onda de luz simultáneamente.
- Interconexión óptica de bajas pérdidas, en particular sobre plataformas de nitruro de silicio.
Para Tarranix, por tanto, la fotónica no es simplemente una alternativa más eficiente energéticamente que la electrónica. Aporta una forma distinta de construir sistemas de computación, donde las propiedades de la luz pueden usarse para aumentar el paralelismo y reducir la complejidad de la arquitectura física.
CRONOLOGÍA DEL PROYECTO
INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO · 2024–2026
2024
La visión de la computación fotónica
- Conceptualización de una arquitectura de CPU basada en el procesamiento fotónico de la información.
- Investigación sobre guías de onda ópticas, fotónica integrada y lógica binaria.
- Exploración de la computación con luz como alternativa a la conmutación electrónica.
- Definición de la visión de computación de TARRANIX a largo plazo.
2025
CYRA Gate — Lógica totalmente óptica
- Desarrollo de una arquitectura basada en guías de onda para puertas lógicas totalmente ópticas.
- Funciones AND, OR y XOR diseñadas dentro de una estructura fotónica compartida.
- Múltiples salidas ópticas que permiten operaciones lógicas simultáneas.
- Base para circuitos de computación óptica integrados y escalables.
2026Fase actual
CYRA Gate — Desarrollo del circuito fotónico
- Diseño y simulación de guías de onda ópticas de nitruro de silicio (SiN).
- Funcionamiento en torno a 1550 nm con componentes fotónicos integrados.
- Estudio del acoplamiento óptico, las pérdidas de inserción y la propagación de la señal.
- Desarrollo de la arquitectura para interconectar puertas lógicas CYRA.
DESARROLLO FUTURO · 2027–2034
2027
CYRA ALU — Aritmética y lógica fotónicas
- Desarrollo de una unidad aritmético-lógica fotónica de 2 bits.
- Objetivo de 10 operaciones aritméticas y lógicas mediante puertas CYRA.
- Arquitectura optimizada para reducir el número de puertas y las pérdidas de inserción óptica.
- Procesamiento óptico en paralelo con selección configurable de la operación.
2028
CYRA Memory — Almacenamiento totalmente fotónico
- Desarrollo de una memoria óptica integrada para almacenar información binaria.
- Estudio de la realimentación óptica, los resonadores y los estados fotónicos biestables.
- Funcionalidad de lectura/escritura con retención óptica de datos.
- Interconexión óptica directa con la CYRA ALU para almacenar los resultados del cálculo.
2029
CYRA Gainer — Amplificación óptica
- Desarrollo de ganancia óptica y restauración de señal entre bloques de computación.
- Compensación de las pérdidas de propagación, acoplamiento y conmutación.
- Normalización de los niveles lógicos ópticos para encadenar circuitos de forma fiable.
- Integración de amplificación, acondicionamiento de señal e interconexiones.
2030
CYRA CPU — Procesador fotónico RISC-V
- Integración de la CYRA ALU, las interfaces de memoria y la gestión de la señal óptica.
- Implementación de una arquitectura de instrucciones compatible con RISC-V.
- Funcionamiento compatible con Von Neumann, con acceso a memoria de instrucciones y de datos.
- Desarrollo de rutas de datos ópticas, lógica de control e interconexiones del procesador.
2031–2032
TARRANIX — Prototipo de ordenador integrado
- Integración de la CYRA CPU en una plataforma de computación completa.
- Desarrollo de la jerarquía de memoria, las interconexiones ópticas y las interfaces del sistema.
- Implementación de E/S electrónica y compatibilidad de ejecución de software.
- Pruebas del prototipo con cargas de trabajo completas y medición del rendimiento del sistema.
2033
TARRANIX — Validación del sistema
- Validación de la precisión de cálculo, la fiabilidad y la integridad de la señal.
- Optimización del consumo energético, el control térmico y las pérdidas ópticas.
- Pruebas de repetibilidad de fabricación y estabilidad de los componentes a largo plazo.
- Preparación de los procesos de fabricación y de la integración del sistema doméstico.
2034
TARRANIX — Ordenador fotónico doméstico
- Fabricación de un sistema de computación fotónica doméstico completo.
- Procesador basado en CYRA que integra la tecnología de aritmética y lógica ópticas.
- Compatibilidad de software RISC-V con un modelo de computación convencional.
- Una nueva plataforma de computación diseñada para la eficiencia energética y la escalabilidad.
Nuestra ventaja competitiva
Estamos construyendo una arquitectura de computación escalable basada en lógica óptica integrada.
Tarranix no se centra en desarrollar un único dispositivo fotónico. Nuestro enfoque combina varias ventajas clave:
- Fotónica integrada de nitruro de silicio — Tarranix se construye sobre una plataforma SiN de bajas pérdidas, que proporciona una base sólida para circuitos fotónicos cada vez más complejos y arquitecturas de computación óptica mayores.
- Una arquitectura lógica compacta de tres guías de onda — CYRAGATE emplea una estructura de acoplamiento de tres guías en la que las señales ópticas se procesan mediante interferencia controlada.
- Distintas geometrías de puerta diseñadas para funciones lógicas específicas, que aportan un bloque constructivo compacto para circuitos computacionales mayores.
- Computación en paralelo mediante longitud de onda.
Una de las direcciones más importantes que explora Tarranix es la posibilidad de realizar la misma operación lógica simultáneamente en múltiples longitudes de onda. De validarse experimentalmente, permitiría procesar varios canales de datos independientes dentro de la misma estructura fotónica física. La encadenabilidad como prioridad de diseño: demostrar una puerta óptica aislada no basta para construir un sistema de computación.
Tarranix aborda desde el principio uno de los retos fundamentales de la lógica óptica: preservar suficiente contraste y potencia de señal cuando se conectan varias etapas lógicas en secuencia. De las puertas individuales a los bloques de computación completos, CYRAGATE es solo el punto de partida. La arquitectura se extiende progresivamente hacia circuitos aritméticos, CYRALU, restauración de señal mediante CYRAGAIN, interconexión óptica y, con el tiempo, arquitecturas de computación fotónica más completas.
Nuestra ventaja competitiva no reside en una única puerta óptica, sino en el desarrollo sistemático de las tecnologías necesarias para convertir la lógica óptica en una plataforma de computación escalable.
