3º CONGRESSO INTERNACIONAL DE INOVAÇÃO JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010 Painel 6...

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


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!


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


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


Cadeia da Indústria de Microeletrônica

Equipment Supplier

Manufacturing (Wafer Fabrication)

Assembly (Test / Package)

De

sign

Hou

se

Ma

sk Sh

op

Wa

fer

Fac

tory

Ma

teria

ls

Su

pplie

r

Product/Sales

Com inovação em cada bloco!


Indústria Complementar

• Optoeletrônica: Lasers, LEDs, etc

• Fotovoltaica

• MEMS: sensores e atuadores

• Displays de tela fina

• Eletrônica e optoeletrônica orgânica


Tendências Chaves para Semicondutores

• Conectividade

• Saúde - healthcare

• Sociedade sustentável – “verde”


Sociedade interconectada

GlobalAuto

OfficeHome

Personal

SatelliteNetworks

CellularNetworks

TelcoNetworks

CableNetworks

Local AreaNetworks

Internet


“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


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


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)


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

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


Sistemas Inteligentes e mais Eficientes: exemplo - um carro


% 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


1 chip<50 discretes


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


System in Package - SIP• Empacotamento multichips• Integração heterogênea• Ex:

– MPU sobre memória– Eletrônica e sensores


Lei de Moore e “More than Moore”


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


Sumário





5. Conclusões


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.


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)


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


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)


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)


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



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.


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 !!!


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


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


Sumário

1. Panorama de Microeletônica




5. Conclusões


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


Sumário





5. Conclusões


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.


Oportunidades industriais em semicondutores• Design Houses:

– Serviços– IP’s– Fabless

• Back-end• Discretos e CI’s específicos• MEMS• PV• LED – display, iluminação• Display


Desafios

• Formação de RH: quantidade e qualidade

• Domínio tecnológico com inovação

• Ambiente industrial e de mercado atraentes


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.


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.


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


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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