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.

• Marconi:

– 1895: Primeiro experimento com transmissão eletromagnética de sinais.

– 1900: Transmissão de ondas de rádio.

Acontecimentos Internacionais Importantes

1906: Válvula - TriodoLee 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. Universidades1. Fabricação de dispositivos de silício

2. Materiais III-V e Dispositivos

3. Projetos de CIs

3. Institutos nacionais

4. Indústria

5. SBMicro – 20 anos

6. Atividades recentes.

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.

Trabalhos pioneiros

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.

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

• Desenvolvimento de Ferramenta de Processos:• 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.

LED (CCS) na UNICAMP: 1974 – C. I. Z. Mammana

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:

Desenvolvimento de Processo de Fabricação

Outros Labaratórios III-V

• IF at USP, S.Paulo

• IF at USP, S. Carlos

• DF at UFMG

• CETUC at PUC-RJ

• UFRGS (EE e Informática)• UFSM• UFPel• PUC-RS• UFSC• CEFET-PR• EPUSP (LSI & LME)• FEI• UNICAMP (FEEC & IC)• EESC-USP• UNESP (IS, B, G, SJRP)

Laboratórios de Projetos e Ferramentas de CAD• ITA • UFRJ• EFEI• UFMG (DC e EE)• UnB (DC e EE)

• UFBA• UFPE• UFCG• UFRN• UFMA• UFPA

Em torno de 28 grupos

• CPqD – Campinas, SP

• CenPRA (former CTI) – Campinas, SP

• LNLS – Campinas, SP

• INPE – São José dos Campos, SP

• CEITEC – Porto Alegre, RS

• CTPIM – Manuas, AM.

Institutos Nacionais de Semiconductors

Indústrias de SC• Transit• Aegis• Itaucom• SID Microeletrônica• Heliodinâmica• Microcircuitos ASA• Politronic• INEPAR• Tecnowatt• AsGa Microeletrônica• ABC Autrônica• Autelcom• Multitel Microeletrônica• Disp. Semic.Discretos– DSD • Cromatek

• Philco > Philco/RCA

• Icotron

• Semikron

• Texas Instruments

• Fairchild

• Philips

• Sanyo

• Rhom

• IDEA! Sistemas Eletrônicos Ltda

• Vertice Sist Integrados

• Quick Chip

• Elebra Microeletrônica

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

FTIR

RTPLPCVD

Pesquisas:• Materials and process modules

• High K gate dielectrics

• CVD processes

• Plasma etching processes

• CMOS – twin-well, 2 m

• MEM’s:

– Pressure sensor,

– combdrive,

– Bolômetro,

– filters for THz, etc

• Microwave integrated circuits (MIC): design & fabrication

•Nanotechnology:

–Carbon Nanotubes

–FIB (focused ion beam)

–Group IV Clusters (Si & Ge): memory and photonics

•Photonics:

–Si photonics

–III/V: IR sensors

•ChemFET

•Solar cells: polymeric and titanium oxide

•Biotechnology e Spintronics

CCS• 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)

São Paulo

Porto Alegre

Florianópolis

Campinas

Recife

Brasília

Rio de Janeiro

Campina G.

São Luiz

Belo Horizonte

NAMITEC:

•93 PhD researchers• 27 groups/departments• 17 institutions• 11 cities• 9 states

São Carlos

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

freire@dee.ufcg.edu.br

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