3º CONGRESSO INTERNACIONAL
DE INOVAÇÃO
Painel 6
Cadeia da Indústria de Semicondutores Novos
Desafios e Oportunidades
Jacobus W. Swart
CTI e
FEEC/UNICAMP
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Sumário
1. Panorama de Microeletrônica
2. Capacitação Tecnológica
3. A Indústria no Brasil
4. Oportunidades/Desafios/Recomendações
5. Conclusões
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
1. Panorama de Microeletrônica
• É o alicerce da tecnologia da informação e
comunicação – da sociedade da informação
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Informática, comunicação
Internet, entretenimento
Automação total
Sistemas embarcados
Redes de sensores
Transporte
Vivemos
Educação
Saúde, esportes,
Agricultura de precisão
Logística, RFID, etc...
a era do Silício!
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Era do Silício
Era da
Pedra
(~35000)
Era do Ferro
(~3200)
Era do Bronze
(~1800)
A.D.
B.C
3000
2000
1000
Era do
Silício
0
1000
2000
3000
• Novas Aplicações
– Alto desempenho
– Baixo custo
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Base para inovações
•
•
•
•
•
•
•
Entretenimento, computação, comunicação – > 1950
Calculadora de mão, Comp. 3ª ger. IBM360 – anos 60
Microprocessador, microcontrolador – anos 70
PC, jogos eletrônicos, DSP – anos 80
Celular, câmara digital, internet, DPD – anos 90
TVD e 3D, MP3, iPod, e-book readers, iPad – anos 00
Healthcare revolution – anos 00
DPD = digital projection display
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Materials
Supplier
Design House
Equipment
Supplier
Mask Shop
Wafer Factory
Cadeia da Indústria de Microeletrônica
Manufacturing (Wafer
Fabrication)
Assembly
(Test / Package)
Product/Sales
Com inovação em cada bloco!
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Indústria Complementar
• Optoeletrônica: Lasers, LEDs, etc
• Fotovoltaica
• MEMS: sensores e atuadores
• Displays de tela fina
• Eletrônica e optoeletrônica orgânica
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Tendências Chaves para
Semicondutores
• Conectividade
• Saúde - healthcare
• Sociedade sustentável – “verde”
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Sociedade interconectada
Global
Auto
Office
Home
Personal
Satellite
Networks
Cellular
Networks
Telco
Networks
Local Area
Networks
Cable
Networks
Internet
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
“Internet of Things”
• Estamos no pto. de inflexão com mais dados na rede
gerados por sensores que por teclado.
• Estruturas físicas repletas de acelerômetros – aviso
de falhas e necessidade de manutenção ou cuidados
• iPhone com acelerômetro, bússola digital, microfone,
câmara: localização, movimento, direção, som e
imagem
• Prevê-se ~ 10 trilhões de sensores em 10 anos
(mil/habitante) e enorme demanda por
armazenamento e processamento
Cell phones and
PDAs with
Processors
More Cool
Stuff
Gaming
- Bluetooth RF transceivers
- Op Amps
- Voltage comparators
PDAs
-Audio power amps,
logic gates, touch
screen controllers
DVD Players
- DSP and analog
components
Audio/Video
receivers and home
theater
- DSP and analog
components
Segway
Transporter
-DSP for
motor control
and balance
-Logic devices
Digital Disposable
Hearing Aids
- Custom, ultra-low
power, mixed-signal
device
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Lab on a Chip e Healthcare
Retina Biônico
Considerando as necessidades de:
• população envelhecendo
• uso de telemetria
Digital Disposable
Hearing Aids
- Custom, ultra-low
power, mixed-signal
device
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Sociedade Sustentável: Energia
• Necessidade de energia livre de carbono (Verde)
• Consumo de energia crescente pela TI
• Geração alternativa:
– Eólica
– Fotovoltaica – cresce > 40 % aa
– Outras formas de colheita de energia do ambiente
• Reduzir/otimizar consumo de energia:
– rede elétrica inteligente
– Iluminação e displays por LED e OLED
– Ecodesign de produtos (inclui eficiência energética)
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Energia Fotovoltaica
• Geração instalada em 2009 = 7,3GW (ITAIPU=14GW)
• Alemanha liderou instalações em 2009 com 3,8 GW
• c-Si continuará sendo a tecnologia dominante nos
próximos 10 anos (em 2020, consumo de 51.000t de
poli-silício, com 3g/W)
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Desafios ambientais - TI Verde
• Normas:
– RoHS - Restriction of Hazard
toxidade
Substance
– WEEE – Waste of ElectroElectronic
Equipment
reciclagem
• Conceitos de Ecodesign e de Análise de
Ciclo de Vida
energia
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Sistemas Inteligentes e mais Eficientes:
exemplo - um carro
% de eletrônica
no carro moderno
2010
30%
2020
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
50%
Tecnologia: Escalamanto de Dimensões
DSL CPE Modem SOC Integration
Memory
Memory
Comms
Processor
Memory
Comms
Processor
Digital
PHY
Digital
PHY
Analog
Codec
Line
Driver
AR5
AFE
Line
Receiver
<50
Discretes
415
Discretes
740
Discretes
BOM
Manufacturing
Process
Technology
Single-Chip
DSL Modem
2000
5 chips
740 discretes
u
u
u
u
CMOS
Analog
Flash
SDRAM
Today – AR5
3 chips
415 discretes
u
u
u
u
CMOS
Analog
Flash
SDRAM
1 chip
<50 discretes
u
u
u
u
CMOS
Analog
Flash
SDRAM
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
System in Package - SIP
• Empacotamento multichips
• Integração heterogênea
• Ex:
– MPU sobre memória
– Eletrônica e sensores
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Lei de Moore e “More than Moore”
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Mercado Global de Semicondutores
Billion Dollar
300
Semiconductor Market
250
200
150
100
50
0
Year
Mercado cresce com oscilações.
Crescimento médio anual de 1990 a 2010 = 9,4%.
Participação crescente dos Fabless
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Sumário
1. Panorama de Microeletrônica
2. Capacitação Tecnológica
3. A Indústria no Brasil
4. Oportunidades/Desafios/Recomendações
5. Conclusões
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Programa CI-Brasil
• Início em 2005
•
2 Centros de Treinamento (~200 projetistas/ano)
•
18 Design Houses
• > 500 engenheiros projetistas
• Serviços de projeto de CI’s para empresas e
desenvolvimento de bibliotecas de IP’s.
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Centros de Treinamento Projeto de CI’s
• CT1 – UFRGS, Porto Alegre – início abril 2008
• CT2 – CTI, Campinas – início agosto 2008
• Formato: Fases I, II e III
– Fase I: teoria e ferramentas EAD – 5 meses
– Fase II: projeto de CI – 7 meses
– Fase III: estágio em DH ou empresa – 12 meses
• 370 projetistas formados (Ago. 2010)
• 127 em treinamento (Ago. 2010)
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Design Houses
18 Membros CI Brasil
SIBRATEC Microeletrônica
• Financiamento de projetos de microeletrônica
para empresas
• Sinergia com CI-Brasil e empresas
• Demora na implementação – burocracia e
limitações
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Programas Universitários
• Programas e gastos anuais:
– Brazil-IP : bolsas, custeio, capital: R$ 1,4 milhões
– PNM: bolsas M e D: R$ 830 mil
– EDA: R$ 400 mil (36 IES)
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
INCT NAMITEC
Sistemas Micro e Nanoeletrônicos
• Membros:
– 136 pesquisadores
– 23 instituições
– 13 estados
• Suporte financeiro:
– CNPq + FAPESP + CAPES
– R$ 7.197.327,57 + 431.839,65 = 7.629.167,22 (3 anos)
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
NAMITEC é uma Rede
Interdisciplinar
– Dept’s EE :
13
– Dept’s Informatica/Computação:
3
– Dept’s Física:
3
– Dept’s Química:
1
– Agricultura:
Embrapa
– Biologia/ecologia
INPA
– Institutos de P&D:
IPT, CCS, CTI, CT-PIM, VonBrauwn
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
NAMITEC – 3 Fases - Indicadores
I – Resultados
II - Resultados
III - Metas
2001 – 2005
2005 - 2008
2009 – 2014
Pesquisadores
59
100
136
Grupos
11
30
27
Instituições
8
20
22
Dr.
45
55
100 (+)
Mestrado
103
131
250 (+)
Revistas indexadas ISI
230
259
500 (+)
Conferences
680
642
1000 (+)
0
7
5 (+)
4.379.000,00
4.540.000,00
Periodo
Graduações
Publicações
Patentes
Orçamento (R$)
7.197.327,57
(3 years)
Nota: (+) metas em 5 anos
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
NAMITEC - Research Objectives
• R&D on System on Chip and Wireless Sensor Network
Systems;
• R&D on IC design and test methodologies and tools for
low power consumption, fault tolerance, including
analog, RF and digital circuits;
• R&D on micro and nanoelectronics, photonics,
optoelectronics, MEMS and NEMS devices and its
integrations processes and packaging;
• R&D on materials and techniques for micro and
nanofabrication, necessary for the fabrication of
devices and IC´s.
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Recursos Humanos
Engenheiros
Engenheiros por
Países
formados em
100 mil habitantes
2006
China
25
400.000
Coréia
25
80.000
Índia
22
300.000
Brasil
6
30.000
% de engenheiros em relação
aos universitários formados
em 2006
38%
30%
21%
10%
Necessidade:
• Formar mais engenheiros e pesquisadores
• Mais investimentos em P&D&I em TI !!!
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Institutos de P&D e RH
• Institutos de P&D públicos e atividades de
microeletrônica e relacionadas:
– CTI:
Projeto, MEMS, Empacotamento, Teste, Display, PV
– CEITEC:Projeto, Fábrica
– 12 DH’s do Programa CI-Brasil: Projeto
– INPE: Sensores, Materiais
– CBPF: Sensores
– LNLS: MEMS, nano
– IPT:
MEMS/Microfluídica
– CETEC: Silício, PV
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
RH em Institutos Públicos de P&D
Instituição
Total em TIC
Microeletrônica Microeletrônica
Servidor
Bolsistas, temp.
CTI
INPE
LNLS
IPT
164
845
41
26
4
1
CETEC
CEITEC
CBPF
CI-Brasil
RNP
IBICT
LNCC
Total
60
213
53
63
1.398
96
10
60
-
230
142
326
Comparação com Centros no Exterior
Instituições de
P&D
Pesquisadores em
Microeletrônica
Total Brasil
IMEC, Be
Leti, Fr
CNRS, Fr
142 +326 = 468
1.800
1.500
ICT’s, Fr
Fraunhofer, Ge
ICT’s, Ge
IMB/CNM, Sp
2.0001
VTT, Fi
1
Pesquisadores em
várias áreas tecnológicas
33.600
17.000
3.791 (em TIC)2
200
2.700
O. Bonaud & F. Pascal, 2 Câmara Brasil-Alemanha, demais pela web
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Distribuição de Pesquisadores ETI 2007
Brasil
Total 2007
Empresa
Educação
Governo
Argentina
Espanha
Korea
Alemanha
França
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
300,000
350,000
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Sumário
1. Panorama de Microeletônica
2. Capacitação Tecnológica
3. A Indústria no Brasil
4. Oportunidades/Desafios/Recomendações
5. Conclusões
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Indústrias de Semicondutores no Brasil
2010
•
•
•
•
•
•
•
•
AEGIS – dispositivos de potência
SEMIKRON – dispositivos de potência
SMART – back-end para memórias
HT Micron – back-end para memórias
CROMATEK – back-end para LED’s
Tecnometal Energia Solar - fotovoltaico
FREESCALE – design center
CEITEC – design center e foundry
Incentivos e gargalos
• Incentivos:
– Lei de informática, lei do bem, PDP, PADIS, subvenção
econômica, Financiamentos BNDES, MP 495.
– Até o momento 3 empresas aprovadas no PADIS!
• Gargalos:
– Indústria de sistemas
– Burocracia
– Custo Brasil
– Recursos Humanos
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Sumário
1. Panorama de Microeletrônica
2. Capacitação Tecnológica
3. A Indústria no Brasil
4. Oportunidades/Desafios/Recomendações
5. Conclusões
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Alguns temas de oportunidade
• RFID: gado, veículos, alimentos, bens, documentos,
saúde (sangue, remédios, vacinas), etc.
• TV Digital
• Banda Larga
• Ferramentas de ensino e exames nacionais
• Rede de sensores sem fio: agricultura, meio ambiente,
energia, saúde, etc
• Energia: smart grid, exploração de óleo em águas
profundas, cadeia produtiva de etanol, telemetria, PV, ...
• Eletrônica embarcada: implementos agrícolas, veículos,
aviões.
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Oportunidades industriais em semicondutores
• Design Houses:
– Serviços
– IP’s
– Fabless
•
•
•
•
•
•
Back-end
Discretos e CI’s específicos
MEMS
PV
LED – display, iluminação
Display
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Desafios
• Formação de RH: quantidade e qualidade
• Domínio tecnológico com inovação
• Ambiente industrial e de mercado atraentes
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Recomendações
• Priorizar P&D&I nos seguintes temas:
– MEMS, sensores, back-end e integração de sistemas,
projeto de CI’s, testes, LED e OLED, eletrônica orgânica,
fotovoltaico, TIC verde.
– Inovação em componentes para instrumentação e redes
de sensores com aplicações: agricultura, meio ambiente,
saúde, educação, entretenimento, energia, telemetria,
transporte, TIC verde, etc
• Criação de Observatórios Tecnológicos
• Incentivar a inovação e aplicação de TI em setores
estratégicos e áreas prioritárias da PDP
4ª CNCTI – Microeletrônica, Brasília 28/05/2010
Recomendações
• Estimular a produção de Si com valor agregado, grau
eletrônico, grau solar e wafers (lâminas).
• Ampliar aporte de recursos do FNDCT para centros
de P&D aplicados a indústria
• Aperfeiçoar o modelo de gestão do FNDCT, visando
programas de ações de longo prazo:
– Operação de programas plurianuais
– Integração de mecanismos de apoio (crédito, subvenção,
bolsas, capital de risco, etc)
– Criar novos modelos de operação da subvenção à
inovação para apoiar demandas estratégicas de P&D,
liberar P&D da lei 8666, contratação CLT, isenção ICMS,
etc
4ª CNCTI – Microeletrônica, Brasília 28/05/2010
Recomendações
• Multiplicar por ~ 10 x as equipes de centros de
P&D&I do governo e seus laboratórios associados,
priorizando áreas tecnológicas.
• Ampliar e modernizar os laboratórios de micro e
nanofabricação, projeto e aplicações, incluindo um
grande centro nacional de P&D.
• Aumentar interação dos centros de P&D com a
indústria e a criação de spin-offs.
• Organizar a cadeia da Propriedade Intelectual.
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Recomendações
• Fortalecer o programa CI-Brasil, dando suporte aos
centros de projeto, visando a autossustentabilidade.
• Formar em 4 anos: 1 mil projetistas de CI’s e 250
especialistas (bel, M, Dr) em processos,
empacotamento e testes.
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
5. Conclusões
• Microeletrônica
– O substrato de TIC, onipresente em todas as atividades
– Essencial para a inovação
– Peso negativo na balança comercial
– Dependência de licenças para exportações de produtos e
para desenvolvimento de aplicações espaciais e militares
• Reduzida atividade e de número de pesquisadores
em instituições públicas de R&D&I
• Necessidade de salto de investimentos em
laboratórios nas ICT’s e nas empresas
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
5. Conclusões
• Desenvolvimento da área, especialmente em país
emergente, requer política de incentivo e suporte
governamental.
• Treinamento de engenheiros, especialmente do projeto de
CI’s é necessário em quantidade e qualidade
• CI-Brasil (treinamento e DH’s), SIBRATEC, o programa
universitário e redes tipo NAMITEC são parte deste esforço,
mas não suficiente.
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Obrigado
• Contatos:
– [email protected]
– [email protected]
– www.cti.gov.br
– www.ci-brasil.gov.br
– namitec.cti.gov.br
– www.ccs.unicamp.br
– Tel: 19-3746.6001
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010