Microeletrônica no Brasil e nas Universidades Brasileiras

Apresentação em tema: "Microeletrônica no Brasil e nas Universidades Brasileiras"— Transcrição da apresentação:

1 Microeletrônica no Brasil e nas Universidades Brasileiras
Jacobus W. Swart CCS e FEEC UNICAMP GTII, Fórum de Competitividades, MCT, 06/06/02

2 Sumário Importância da área para inovação
Aplicações das Tecnologias de Microfabricação. Brasil nos anos 70 Brasil atual RH em Microeletrônica Tendências e perspectivas.

3 1. Importância da área para inovação
A) Predictions by Herman Khan in 1969 for the year 2000: 16 did not come out: Transcontinental racquets for traveling: 15 min from Brazil to USA Meals based on tablets, no meat and so fort. Week-end traveling to the moon End of cancer disease Others 2 were correctly predicted: PC at home will be common and will be easy to use Easy access to libraries and communication (internet)

4 Por que as previsões de Herman Khan foram corretas
apenas para aplicações baseadas em microeletrônica? é uma área muito fértil. Permite sonhar e criar! permite produzir produtos de baixíssimo custo. Como conseqüência: ela faz parte de número crescente de produtos constitui a base para o desenvolvimento de várias outras áreas. constitui a base da economia moderna.

5 Exemplos:

6 M E R C A D O S Mercados complementares: automatização total – uma nova revolução agricultura moderna itens para segurança eletrônica embarcada, muitos outros.

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10 Portanto, tendência SoC 
Eletrônica = Microeletrônica. Quem não produzir componentes, estará fora do mercado de eletrônica. Não participar do mercado de eletrônica: será equivalente ao cenário se país hoje não tivesse uma indústria automobilística. equivale a um futuro econômico e social sombrio.

11 Tecnologias Envolvidas em SoC:
Software is embedded!

12 2. Aplicações das Tecnologias de Microfabricação
Componentes Eletrônicos, CI’s Componentes Optoeltrônicos Circuitos Fotônicos Sensores e Atuadores – MEMS Componentes Micromecânicos – MEMS Estruturas para biologia e medicina Base para o desenvolvimento de nanotecnologia. Exemplos:

13 MEMS e IMEMS

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21 A.P.L, 20/May/2002, p.3817.

22 3. Brasil nos anos 70 1978 EPUSP ROM 2Kbit 1970 Intel DRAM 1Kbit

23 1970 Bell Labs CCD – 1 metal 1981 EPUSP BCCD – 2 poly

24 O gap tecnológico existia mas não era enorme.
Existiam várias indústrias: Philco foi pioneira, desde os anos 60. Muitas outras vieram depois, anos 70. Produção de CI’s, ciclo completo: Philco-RCA (anos 70) e depois SID Microeletrônica (anos 80)

25 4. Brasil Atual Não há indústria de produção de CI’s (ciclo compl.)
Uma empresa de back-end – ITAUTEC. Uma empresa de design de CI’s – Motorola Duas empresas de diodos discretos: Aegis e Semikron Universidades: Aumento de número de especialistas Maior contato com o exterior Apenas 4 laboratórios de processamento de dispositivos em Si: USP, UNICAMP, UFRGS, UFPE Uma dezena de grupos de projeto de CI’s.

26 Universidades: lutam para manter viva a atividade dimensões mínimas > 1 m (Exterior: 100nm em produção e 15nm em pesquisa) gap tecnológico enorme, não instransponível (os princípios são os mesmo, essencialmente evolução). falta estímulo para aumento de atividades e atração de pessoas (pesquisadores e alunos).

27 Centro de Componentes Semicondutores
CCS-UNICAMP: : Objetivos: Pesquisa e Desenvolvimento: CMOS MEMS Materiais e Etapas de Processos Ensino: Tecnologias de Microfabricação Serviços: Serviços de Microfabricação

28 Instalações:

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46 Microfabrication Teaching at UNICAMP:
5. Formação de RH em Microeletrônica: Microfabrication Teaching at UNICAMP: Hand-on MOS IC Fabrication Course: “Oficina de Microfabricação: Projeto e Fabricação de CI’s MOS”. At under-graduate, graduate and vacation courses. 4 to 5 times a year, 12 students/course.

47 Content (80h course): Seminars (26h): Microfabrication Lab. (20h):
Semiconductor, devices and models Process modules and Process Integration Scaling theory, evolution, microsystems Microfabrication Lab. (20h): Fabrication of a metal gate nMOS IC test chip Measurement Labs. (20h): Material and process characterization CMOS test chip characterization Fabricated nMOS test chip characterization CAD and simulations (8h): SUPREM, PISCES, SPICE, Microwind. Visits to neighbor labs. (6h).

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50 MOS Transistors Opening of contacts and gate area of transistor
Transistor after completion of the fabrication process

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52 Students Group of students in front of thermal oxidation furnace
Student performing mask alignment step

53 I-V and C-V Characteristics
I-V characteristic curves of a fabricated pMOS transistor C-V curves of a gated diode for different diode reverse bias values

54 Conclusions on microfabrication course
Hands on experimental course helps the understanding and to obtain overview. Obtained great motivation and respond from the students. From 1999 to 2002 – 124 students. Can attend up to 60 students/year. É fundamental para criar cultura na área, quebrar barreiras psicológicas, incentivar impreendedores.

55 RH no Brasil Estimativa de RH disponível:
doutores em E < 200 total de RH’s em E < 400 Estimativa de RH, com especialização em microeletrônica, formado anualmente: Tecnólogos 25 Engenheiros 60 Mestres 40 Doutores 20 Total 140

56 RH no Exterior Canadá 40 35 400 200 35 710 França 5000 950 250 6200
Téc Tec Eng. Mes. Dr Total nico nol Bel. Canadá França Suíça Singapura: 1200 profissionais – últimos 5 anos 3000 engenheiros – próximos 3 anos (Pop. 3.2 mi, PIB 85 bi, 40 empresas, 12 foundries) Bélgica – IMEC emprega 1200 profissionais, sendo 350 externos, budget anual de 120 mi.

57 5. Tendências e Perspectivas.
2) Roadmap CMOS Ano 01 02 03 04 05 06 07 10 13 16 P1 130 115 100 90 80 70 65 45 32 22 P2 150 107 L1 75 53 40 35 25 18 L2 37 28 9 P1 = DRAM ½ Pitch; P2 = MPU ½ Pitch L1 = PMU Printed Gate Lenght; L2 = PMU Physical Gate Lenght; (all in nm)

58 Novos Dispositivos: Até 2016, certamente CMOS será a tecnologia dominante, prevendo-se nesta data, comprimento de canal de 9nm. Dispositivos novos e não clássicos tornam-se necessários para estender o roadmap. Entre dispositivos CMOS não clássicos, o ITRS sugere: SOI de camada ultrafina (<5nm). (em 7 anos, 50% CMOS será SOI) b) Transistores com engenharia de bandgap. (ex. SiGe  , gm , Ion ; de corpo ou SOI) c) Transistor de canal vertical (L definido por deposição) d) Transistor de porta dupla e) FinFET = c) + d) Pós CMOS Roadmap: SET, transistores moleculares, nanotubos de carbono, computação quântica.

59 Vale a pena investir, se o fim do roadmap CMOS está a aprox. 15 ano ???
SIM !!! Microeletrônica não é apenas memória e MPU Muitos produtos não requerem estado da arte ii) Mercado p/ tecnologia CMOS-Si não termina em 2016! iii) Tecnologia e cultura CMOS-Si constitui base p/ tecnologias pós roadmap Será muito difícil pular a etapa CMOS-Si e ter sucesso no pós CMOS, na nanoeletrônica!

60 Que tal investir também em produção de Si?
300 mm é estado da arte (reduz custo/die em 30 a 40%), preço de lâmina ~ US$ 1000. 400 mm demonstrado: 438kg 450 mm uma promessa (2015) e dúvidas? Adição de N (~1014cm-3): aumenta rigidez reduz defeitos auxilia precipitação de [O] – gettering.

61 Consórcios Não há muito espaço para ilhas Empresas formam consórcios
Centros de pesquisa formam consórcios Necessitamos aprender a trabalhar em conjunto.

62 PNM Necessitamos de plano industrial: componentes
e equipamentos + exportação Necessitamos formar muito mais RH Necessitamos um grande centro de P&D e de consórcios de P&D (centro, universidades, empresas).