3º CONGRESSO INTERNACIONAL DE INOVAÇÃO
JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010
Painel 6 Cadeia da Indústria de Semicondutores Novos
Desafios e Oportunidades
Jacobus W. SwartCTI e
FEEC/UNICAMP
Sumário
1. Panorama de Microeletrônica
2. Capacitação Tecnológica
3. A Indústria no Brasil
4. Oportunidades/Desafios/Recomendações
5. Conclusões
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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– Educação– Saúde, esportes, – Agricultura de precisão– Logística, RFID, etc...
Vivemos a era do Silício!
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Era do Silício
• Novas Aplicações– Alto desempenho– Baixo custo
0
B.C A.D.
1000 2000 3000100020003000
Era do Bronze(~1800)
Era da Pedra(~35000)
Era do Ferro(~3200) Era do
Silício
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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
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Cadeia da Indústria de Microeletrônica
Equipment Supplier
Manufacturing (Wafer Fabrication)
Assembly (Test / Package)
De
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Product/Sales
Com inovação em cada bloco!
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Indústria Complementar
• Optoeletrônica: Lasers, LEDs, etc
• Fotovoltaica
• MEMS: sensores e atuadores
• Displays de tela fina
• Eletrônica e optoeletrônica orgânica
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Tendências Chaves para Semicondutores
• Conectividade
• Saúde - healthcare
• Sociedade sustentável – “verde”
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Sociedade interconectada
GlobalAuto
OfficeHome
Personal
SatelliteNetworks
CellularNetworks
TelcoNetworks
CableNetworks
Local AreaNetworks
Internet
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“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
Gaming- Bluetooth RF transceivers - Op Amps- Voltage comparators
DVD Players- DSP and analog components
Audio/Video receivers and home theater- DSP and analog components
Digital Disposable Hearing Aids- Custom, ultra-low power, mixed-signal device
Segway Transporter-DSP for motor control and balance-Logic devices
PDAs-Audio power amps, logic gates, touch screen controllers
More Cool Stuff
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Lab on a Chip e Healthcare
Digital Disposable Hearing Aids- Custom, ultra-low power, mixed-signal device
Retina Biônico
Considerando as necessidades de:• população envelhecendo• uso de telemetria
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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)
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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
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Desafios ambientais - TI Verde• Normas:
– RoHS - Restriction of Hazard
Substance
– WEEE – Waste of ElectroElectronic
Equipment
• Conceitos de Ecodesign e de Análise
de Ciclo de Vida
reciclagem
toxidade
energia
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Sistemas Inteligentes e mais Eficientes: exemplo - um carro
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% de eletrônica no carro moderno
2010 30%2020 50%
Tecnologia: Escalamanto de Dimensões
AR5
BOM
ManufacturingProcessTechnology
20005 chips740 discretes
CMOS Analog Flash SDRAM
Today – AR53 chips415 discretes
CMOS Analog Flash SDRAM
1 chip<50 discretes
CMOS Analog Flash SDRAM
Memory
Comms Processor
Digital PHY
Analog Codec
Line Driver
Line Receiver
740 Discretes
Memory
Comms Processor
Digital PHY
415 Discretes
AFE
Memory
<50 Discretes
Single-Chip DSL Modem
DSL CPE Modem SOC Integration
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System in Package - SIP• Empacotamento multichips• Integração heterogênea• Ex:
– MPU sobre memória– Eletrônica e sensores
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Lei de Moore e “More than Moore”
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Mercado Global de Semicondutores
Mercado cresce com oscilações. Crescimento médio anual de 1990 a 2010 = 9,4%.
Participação crescente dos Fabless
Semiconductor Market
0
50
100
150
200
250
300
1982
1984
1986
1988
1990
1992
1994
1996
1998
2000
2002
2004
2006
2008
2010
Year
Bil
lion
Doll
ar
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Sumário
1. Panorama de Microeletrônica
2. Capacitação Tecnológica
3. A Indústria no Brasil
4. Oportunidades/Desafios/Recomendações
5. Conclusões
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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.
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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)
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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
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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)
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INCT NAMITECSistemas 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)
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NAMITEC é uma RedeInterdisciplinar
– 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
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NAMITEC – 3 Fases - IndicadoresI – Resultados II - Resultados III - Metas
Periodo 2001 – 2005 2005 - 2008 2009 – 2014
Pesquisadores 59 100 136
Grupos 11 30 27
Instituições 8 20 22
Graduações
Dr. 45 55 100 (+)
Mestrado 103 131 250 (+)
Publicações
Revistas indexadas ISI 230 259 500 (+)
Conferences 680 642 1000 (+)
Patentes 0 7 5 (+)
Orçamento (R$) 4.379.000,00 4.540.000,00 7.197.327,57 (3 years)
Nota: (+) metas em 5 anos
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.
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Recursos Humanos
Países Engenheiros por 100 mil habitantes
Engenheiros formados em 2006
% de engenheiros em relação aos universitários formados em 2006
China 25 400.000 38%Coréia 25 80.000 30%Índia 22 300.000 21%Brasil 6 30.000 10%
Necessidade:• Formar mais engenheiros e pesquisadores• Mais investimentos em P&D&I em TI !!!
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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
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RH em Institutos Públicos de P&DInstituição Total em TIC Microeletrônica
ServidorMicroeletrônicaBolsistas, temp.
CTI 164 41 96INPE 845 26LNLS 4IPT 1CETEC 10CEITEC 60 60CBPFCI-Brasil - 230RNP 213IBICT 53LNCC 63Total 1.398 142 326
Comparação com Centros no ExteriorInstituições de
P&DPesquisadores em Microeletrônica
Pesquisadores emvárias áreas tecnológicas
Total Brasil 142 +326 = 468IMEC, Be 1.800Leti, Fr 1.500CNRS, Fr 33.600ICT’s, Fr 2.0001
Fraunhofer, Ge 17.000ICT’s, Ge 3.791 (em TIC)2
IMB/CNM, Sp 200VTT, Fi 2.700
1 O. Bonaud & F. Pascal, 2 Câmara Brasil-Alemanha, demais pela web
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Sumário
1. Panorama de Microeletônica
2. Capacitação Tecnológica
3. A Indústria no Brasil
4. Oportunidades/Desafios/Recomendações
5. Conclusões
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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
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Sumário
1. Panorama de Microeletrônica
2. Capacitação Tecnológica
3. A Indústria no Brasil
4. Oportunidades/Desafios/Recomendações
5. Conclusões
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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.
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Oportunidades industriais em semicondutores• Design Houses:
– Serviços– IP’s– Fabless
• Back-end• Discretos e CI’s específicos• MEMS• PV• LED – display, iluminação• Display
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Desafios
• Formação de RH: quantidade e qualidade
• Domínio tecnológico com inovação
• Ambiente industrial e de mercado atraentes
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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 PDP4ª 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.
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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.
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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
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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
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