A Microeletrônica no Brasil –
História e Perpectivas
Raimundo Carlos Silvério Freire
LIMC - UFCG
Campina Grande, PB
Por que ter uma indústria de
semicondutores no Brasil?
• No mundo, no segmento da microeletrônica,
são destinados 230 bilhões de dólares por ano,
• O Brasil não tem participação como produtor
• O Brasil consome 2% da produção mundial
Por que ter uma indústria de
semicondutores no Brasil?
• A produção de chips avança 12% por ano
• Este avanço deve durar, pelo menos, até 2020,
somente em CMOS
• O Brasil tem política industrial e tecnológica para
semicondutores
• As importação mais exportação do Brasil em
componentes eletrônicos e elétricos foi de 11,9
bilhões de dólares em 2005
Por que analisar a história da
microelectrônica no Brasil?
• Interesse das pessoas na área.
• Aprender com os erros do passado.
Acontecimentos Internacionais Importantes
• Marconi:
– 1895: Primeiro experimento com transmissão
eletromagnética de sinais.
– 1900: Transmissão de ondas de rádio.
1906: Válvula - Triodo
Lee De Forest
Descoberta do transistor bipolar nos laboratórios Bell,
12/1947, Bardeen e Brattain
• 1958: J. Kilby, Texas Inst., patente de CI,
usando processo rudimentar:
Desenvolvimento do processo planar, na
Fairchaild, 1958, by J. Hoerni
Desenvolvimento de Circuitos
Integrados pelo processo planar, na
Fairchaild, 1959, por Robert N. Noyce
1960: MOSFET, nos laboratórios Bell, por D.
Kahng and M. Atalla
1970 - SRAM 256 Bit, Fairchild
Técnica de Implantação de Ions
• Proposta em 1954 por W. Shockley
• Introduzida na Indústria nos anos 1970.
No Brasil:
1. Trabalhos pioneiros
2. Universidades
1. Fabricação de dispositivos de silício
2. Materiais III-V e Dispositivos
3. Projetos de CIs
3.
4.
5.
6.
Institutos nacionais
Indústria
SBMicro – 20 anos
Atividades recentes.
Trabalhos pioneiros
Padre Roberto Laendell de Moura (1861-1928)
- Transmissor de ondas eletromagnéticas (luz ou RF),
modulada por som.
- Aplicações: telégrafo sem fio e telefone.
• Patente nos EUA:
– #775,337: “Wireless Telephone”, filed Oct.4, 1901, approved
Nov.22, 1904
– #775,846: “Wireless Telegraph”, filed Oct.4, 1901, approved
Nov.22, 1904
– #771,917: “Wave-Transmitter”, filed Feb.9, 1903, approved
Oct.11, 1904.
• Landell de Moura ficou nos EUA, de 1901 a 1904, para obter as
patentes.
Primeiras atividades com
semicondutores: anos 50 e 60.
• anos 1950: IBRAPE (Philips)
• 1953 – Grupo de semicondutores no ITA
• 1966 – Philco: fabricação de diodos e transistores.
Universidades
Laboratórios de Microeletrônica.
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•
LME/EPUSP: 70 – 80.
Prof. Richard Anderson.
1971: 1os Dispositivos: diodos, transistores, portas ECL.
1973: Metal gate nMOS technology and IC’s, (E. Charry R)
1973: Ion Implanter, (Joel P. de Souza)
1974: Diode and BJT “technology transfer” to Transit.
1975 and 1978: Design of fabrication of nMOS ROM, of
512 e 2048 bits respectively.
1978 and 1987: metal-gate and poly-gate E/D nMOS
technologies.
1979, 1987, 1988: 3 CMOS technologies.
1981: CCD technology
Hybrid thin film MIC RF technology and circuits
“Simpósio Brasileiro de Microeletrônica”, 1981 to 85.
ROM 2 k Bit, 1978
Poly gate BCCD, 1981
LED (CCS) na UNICAMP: 1974 – C. I. Z. Mammana
• Desenvolvimento de Ferramenta de Processos:
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•
Fornos Térmicos
CVD system
Plasma Etching
Step and repeat for mask making
• Desenvolvimento de Processos Tecnológicos:
– nMOS, BJT, I2L.
• “Workshop Brasileiro de Mcroeletrônica”: 1979,
80, 81 e 83.
• Mais recentemente:
– CMOS, MEMS, RF MIC.
– Cursos de fabricação de dispositivos MOS.
Desenvolvimento de Processo de Fabricação
LSI na EPUSP: 1975 – João A. Zuffo
LME na UFRGS: 1981 – Joel P. de Souza
UFPE
LPD – Lab. de Pesquisa em Dispositivos na IFGW/UNICAMP:
Outros Labaratórios III-V
• IF at USP, S.Paulo
• IF at USP, S. Carlos
• DF at UFMG
• CETUC at PUC-RJ
Laboratórios de Projetos e Ferramentas de CAD
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UFRGS (EE e Informática)
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UFSM
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UFPel
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PUC-RS
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UFSC
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CEFET-PR
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EPUSP (LSI & LME)
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FEI
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UNICAMP (FEEC & IC) •
EESC-USP
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UNESP (IS, B, G, SJRP)
ITA
UFRJ
EFEI
UFMG (DC e EE)
UnB (DC e EE)
UFBA
UFPE
UFCG
UFRN
UFMA
UFPA
Em torno de 28 grupos
Institutos Nacionais de Semiconductors
• CPqD – Campinas, SP
• CenPRA (former CTI) – Campinas, SP
• LNLS – Campinas, SP
• INPE – São José dos Campos, SP
• CEITEC – Porto Alegre, RS
• CTPIM – Manuas, AM.
Indústrias de SC
• Philco > Philco/RCA
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Icotron
Semikron
Texas Instruments
Fairchild
Philips
Sanyo
Rhom
• IDEA! Sistemas
Eletrônicos Ltda
• Vertice Sist Integrados
• Quick Chip
• Elebra Microeletrônica
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Transit
Aegis
Itaucom
SID Microeletrônica
Heliodinâmica
Microcircuitos ASA
Politronic
INEPAR
Tecnowatt
AsGa Microeletrônica
ABC Autrônica
Autelcom
Multitel Microeletrônica
Disp. Semic.Discretos– DSD
Cromatek
SBMicro
Sociedade Brasileira da Microeletrônica
• Eventos Preliminares em Microeletrônica:
– “Brazilian Microelectronics Workshop”: 1979,
80, 81 e 83 na UNICAMP.
– “Simpósio Brasileiro de Microeletrônica”, de
1981 até 85 na USP.
• Julho de 1984: organização do comitê de
criação da SBMicro e primeiras eleições
• Julho de 1986: 1o “Congresso da Sociedade
Brasileira de Microeletrônica”.
Instituto do Milênio - CCS
RTP
LPCVD
FTIR
Pesquisas:
• Materials and process modules
•Nanotechnology:
• High K gate dielectrics
–Carbon Nanotubes
• CVD processes
–FIB (focused ion beam)
• Plasma etching processes
–Group IV Clusters (Si & Ge):
memory and photonics
• CMOS – twin-well, 2 m
• MEM’s:
•Photonics:
– Pressure sensor,
–Si photonics
– combdrive,
–III/V: IR sensors
– Bolômetro,
•ChemFET
– filters for THz, etc
•Solar cells: polymeric and
titanium oxide
• Microwave integrated circuits
(MIC): design & fabrication
•Biotechnology e Spintronics
CCS
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•
Faculty Members: 10
Pos Docs: 10
Technical staff: 15
PhD students: 18 (3/year)
MSc students: 25 (6/year)
Publications:
– Journals: 6/year
– Conferences: 20/year.
• Hand-on Microfabrication Workshop: 40
students/year.
Instituto do Milênio
• 2001 – 2005:
– 17 projects / all fields (3 on engineering)
– Ours: “Research Network on System-on-Chip,
Microsystems and Nanoelectronics” – SCMN
• 2005 – 2008:
– 34 projects / all fields (2 on engineering)
– Ours: MIcro and NAnoelectronics TEChnologies
for Intelligent Integrated Systems - NAMITEC
– Value: R$ 4.540.000,00 (~US$ 2 million)
NAMITEC:
São Luiz
Campina G
Recife
Brasília
•93 PhD researchers
São Carlos
• 27 groups/departments
• 17 institutions
• 11 cities
• 9 states
Belo Horizonte
Campinas
Rio de Janeiro
São Paulo
Florianópolis
Porto Alegre
Sumário do Histórico
• Brasil pioneiro em comunicação sem fio,
incluindo dispositivos.
• Brasil participa em P&D em semiconductors nos
anos 50 e 60.
• De 1983 até 1990: Proteção de mercado de
informática
– Sem incentivos para empresas estrangeiras
– Investimento limitado das empresas locais
Sumário do Histórico – Maiores
Obstáculos
• Financiamento oficial limitado ou nenhum
em P&D, começando com o trabalho de
Laendell de Moura.
• Políticas indstriais ineficientes ou nenhuma.
• Número limitado de empreendedores.
• Comunidade Acadêmica muito dividida em
muitas ocasiões.
Sumário: Aviação e eletrônica
• Brasil pioneiro em ambas:
– Santos Dumont – o primeiro avião
– Landell de Moura – primeiro em comunicação sem fio.
• Hoje:
– Produção significativa de aviões – EMBRAER.
– Sem produção em semicondutores
• É necessário uma solução urgente em eletrônica.
Últimas Considerações
• quem não dominar a tecnologia de microeletrônica,
dificilmente terá sucesso ou participação
significativa no futuro da indústria de eletrônica.
• Em 15 anos, o custo de um sistema eletrônico será
igual ao de seus componentes, resultado da
tendência de alta integração.
• Quem não fabricar componentes estará fora do
mercado de eletrônica e de hardware para
informática, telecomunicações, etc
Últimas Considerações
• No final de 2005, IBM, AMD, Intel, Broadcom e
Cisco anunciaram grandes investimentos na Índia,
não apenas por seu mercado potencial, mas
sobretudo pela disponibilidade de grande número de
engenheiros talentosos e de menor custo.
• O Brasil pode e deve participar desta
oportunidade.
• O Brasil não pode esperar para pegar o próximo
bonde sem ter dominado o atual.
Agradecimentos
• Para a prepação desta apresentação nos baseamos na
palestra:
History of Microelectronics in Brazil and
Recent Activities
Jacobus W. Swart
e no texto:
A política industrial e tecnológica de
semicondutores
Jacobus W. Swart - coordenador do NAMITEC
Wilhelmus van Noije – presidente da SBMicro
Obrigado pela atenção
[email protected]
http://www.dee.ufcg.edu.br/~limc
http://www.dee.ufcg.edu.br/~freire