El nom de Catalunya torna a aparèixer arrelat al desig europeu de tenir sobirania tecnològica. Aquest cop, amb la creació de xips fotònics, un repte que ha entomat l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) a petició de la Comissió Europea. El projecte en qüestió que el centre té entre mans és liderar el pilot PIXEurope, mitjançant el qual estarà com a líder de la unió d’una desena de centres arreu del continent per experimentar al voltant de la tecnologia. El tret de sortida es donarà la primavera del 2025 amb una primera fase de desplegament de la infraestructura tecnològica necessària, i es perllongarà durant tres anys. Tot seguit, caldrà cercar col·laboradors i empreses, amb la previsió d’estar en funcionament el 2030. “És un projecte ambiciós, però tenim recursos tècnics i humans per tirar-ho endavant”, referma l’investigador del centre català i director de la iniciativa, Valerio Pruneri. Aquest forma part de l’estratègia European Chips Act i ha rebut una inversió de 400 milions d’euros per part de la Unió Europea, el govern espanyol i la Generalitat.

En què consisteix el projecte PIXEurope?

PIXEurope consisteix a desenvolupar una línia pilot de xips fotònics. És un programa europeu que pretén també oferir serveis, el que significa ajudar les empreses i institucions que volen crear prototips, però que no tenen una infraestructura disponible per fer-ho pels elevats costos. Utilitzem màquines molt cares, i això és un cost que les empreses petites, sobretot, no poden assumir. Per tant, ha de servir per omplir el que s’anomena escletxa de manufactura, que és el buit en la manufactura que fa que les empreses que no tenen prou volums per convèncer els proveïdors d’infraestructures per treballar amb ells. Arriben amb volums petits i els proveïdors els diuen que el risc de treballar amb ells és massa alt. PIXEurope és una línia pilot en construcció perquè les empreses puguin desenvolupar tots aquests productes fins al punt de poder demostrar al mercat que és viable i que es pot escalar a volums més grans.

Empreses que tinguin una idea vindran a vosaltres per desenvolupar-la.

I encara més: la poden desenvolupar amb nosaltres. No és només rebre encàrrecs, sinó també acompanyar pe dissenyar i desenvolupar conjuntament fins al nivell que ho puguin desenvolupar sols a fora, tenir volums i fabricar aquests volums sols.

“Coordinarem i també construirem infraestructura per ser un node tecnològic europeu”

L’ICFO és el coordinador de PIXEurope, té 11 centres a càrrec seu. Quina serà l’operativa?

La fotònica no és com l’electrònica, que pràcticament només utilitza un material, el silici o variants. La fotònica utilitza diversos materials, i això vol dir que hi ha diferents processos per assolir les funcionalitats que es busquen i perquè els sistemes puguin funcionar. L’ICFO coordina tots els centres en la fase de desenvolupament i és el punt on conflueixen tots els serveis que té cada centre. Per tant, un usuari final vindrà a l’ICFO, nosaltres avaluarem el projecte i el desenvolupament que se’ns proposa, i després connectarem l’usuari amb els centres que pertoqui. Alhora, a l’ICFO també es desenvoluparà amb la tecnologia que té. Així, coordinarem i també construirem infraestructura per ser un node tecnològic europeu.

Cada centre és especialista en una àrea, en què ho és l’ICFO?

En els tests i l’empaquetament. També tenim servei de disseny de xips fotònics. A banda, és clar, de tenir la capacitat de coordinador tota la línia pilot, i els serveis i la distribució d’aquests.

Quin és l’element que ha portat l’ICFO a ser elegit coordinador?

El coneixement global de fotònica. Altres centres són especialistes en materials o processos concrets, però l’ICFO té una visió global i coneix totes les tecnologies. També ens ha ajudat la mida en termes de recursos tecnològics i investigadors.

Quina diferència hi ha entre els xips electrònics i els fotònics?

Els microelectrònics funcionen amb electrons es mouen i es processen. Amb el mateix material o variants d’aquest, poden generar, processar i detectar els electrons. Els xips fotònics mouen fotons, que són partícules que tenen propietats molt diferents dels electrons. Aquí, calen diferents materials per generar fotons, per processar-los i per detectar-los. Aquesta diversitat de materials és el que permet que assoleixi funcionalitats superiors a les dels xips microelectrònics.

“La diversitat de materials en la fotònica és el que permet que assoleixi funcionalitats superiors a les dels xips microelectrònics”

Crear un xip fotònic és més complex?

Ho és en el sentit que has de combinar materials diferents i necessites processos diferents per fer-ho, però com que són xips de mida més gran, el procediment és més senzill. Amb els xips fotònics podem utilitzar màquines menys sofisticades i que ja estan desenvolupades en la microelectrònica. En canvi, en la microelectrònica anem cada cop cap a components més petits i això està obligant a desenvolupar més màquines. Però la complexitat real es troba únicament en la combinació i cerca de materials, per això tenim aquest pilot europeu.

Els xips fotònics es poden utilitzar en els mateixos sistemes que els elèctrics?

Sí, tenen moltíssimes aplicacions. Un exemple és la comunicació òptica, que permeten més funcionalitats, i una velocitat i una eficiència energètica superior. En les comunicacions de dades i en els centres que processen dades per a la intel·ligència artificial, la fotònica juga un paper molt important, perquè augmentarà les capacitats de la xarxa i la potencialitat de les dades. Defensa i seguretat o salut són altres sectors on hi ha molt camp per recórrer amb la fotònica. Però no hem d’oblidar que el xip fotònic només funciona si al costat hi ha un xip electrònic per fer la conversió elèctrica. Així passem d’electrons a fotons, i viceversa.

Per tant, els xips fotònics no són la solució per a la crisi del sector de semiconductors.

Absolutament, no. És una tecnologia complementària que ajuda la microelectrònica a arribar a funcionalitats que el xip microelèctric sol no pot tenir. Si no pots fer un làser només amb un xip convencional, podràs posar-hi un xip fotònic i el tindràs. A més a més, millora les prestacions. Prenent l’exemple d’abans, en les interconnexions entre ordinadors i la memòria en els centres de dades per a la intel·ligència artificial, la fotònica pot millorar la velocitat i abaixar el consum energètic.

Tenint en compte que la fotònica empra materials diferents, podríem trobar-nos amb escassetat de materials en algun moment?

Passa el mateix que en la microelectrònica. De fet, en alguns casos, podríem tenir casos més crítics d’escassetat. Utilitzem silici com en els xips microelectrònics, però també nitrur de silici o fòsfor d’indi. També tenim materials que anomenem més futurístics com el carbur de silici o els materials 2D com el grafè. També hi ha materials electroòptics, com el niobat de liti o els punts quàntics. El fet de combinar tants materials ens ha de fer més independents. De fet, la línia pilot treballarà en la combinació dels materials per millorar funcionalitats i prestacions, i per crear-ne de noves, així no es dependrà només d’un material.

“Amb els xips fotònics podem utilitzar màquines menys sofisticades i que ja estan desenvolupades en la microelectrònica”

PIXEurope es podria llegir com un intent d’Europa de liderar la cursa de la fotònica en veure que la de semiconductors està perduda?

Ja hi havia petites línies pilot de fotònica a Europa, i la majoria estaven enfocades a un sol material o a una sola activitat, com disseny o empaquetament. Ara el projecte que es pretén construir unifica tot això sota un mateix paraigua i crea massa crítica, busca sinergies entre les diferents tecnologies. Cada node donarà prioritat a cadascuna de les tecnologies que ja estan funcionant, així que no es parteix de zero, sinó que s’agafa tot el que ja s’ha desenvolupat per construir un nou sistema de treball que ampliï les potencialitats.

Som forts respecte dels Estats Units o la Xina?

Hi ha iniciatives als Estats Units que es coneixen perquè són grans. Les de l’Àsia, en canvi, no sempre es coneixen, però crec que la iniciativa europea és única en el sentit de volum de centres i recursos humans, i de combinació de tecnologies. El valor afegit de PIXEurope és la universalitat, que té una mica totes les tecnologies i activitats a dins, i té la capacitat de cobrir el disseny, la fabricació, l’empaquetatge, els tests i la demostració de les aplicacions.

Aquí tenim el Barcelona Supercomputing Center, un referent en intel·ligència artificial i que ara s’ha posicionat fortament en el desenvolupament de xips electrònics. Quin paper juga Catalunya?

Un paper cabdal. Aquí tenim, a banda del BSC, l’Institut de Microelectrònica de Barcelona (IMB-CNM CSIC), i tots junts treballem estretament. També tenim el projecte Innofab – un centre de fabricació de xips previst per al 2026 a Cerdanyola del Vallès (Vallès Occidental)-, que està més enfocat a la microelectrònica, sobretot a la fabricació, mentre que el BSC se centra més en el disseny. Tots tres podem reforçar-nos i, plegats, situar Catalunya com un punt clau per al desenvolupament i fabricació de xips europeus. A més a més, no podem oblidar que també tenim com a socis la Universitat Politècnica de València, la Universitat de Vigo i la Universitat Carlos III de Madrid.