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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.

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1 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. Swart CTI e FEEC/UNICAMP

2 Sumário 1.Panorama de Microeletrônica 2.Capacitação Tecnológica 3.A Indústria no Brasil 4.Oportunidades/Desafios/Recomendações 5.Conclusões JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

3 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! JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

4 Era do Silício Novas Aplicações – Alto desempenho – Baixo custo 0 B.C A.D Era do Bronze (~1800) Era da Pedra (~35000) Era do Ferro (~3200) Era do Silício JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

5 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 JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

6 Cadeia da Indústria de Microeletrônica Equipment Supplier Manufacturing (Wafer Fabrication) Assembly (Test / Package) Design HouseMask Shop Wafer Factory MaterialsSupplier Product/Sales Com inovação em cada bloco! JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

7 Indústria Complementar Optoeletrônica: Lasers, LEDs, etc Fotovoltaica MEMS: sensores e atuadores Displays de tela fina Eletrônica e optoeletrônica orgânica JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

8 Tendências Chaves para Semicondutores Conectividade Saúde - healthcare Sociedade sustentável – verde JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

9 Sociedade interconectada Global Auto Office Home Personal Satellite Networks Cellular Networks Telco Networks Cable Networks Local Area Networks Internet JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

10 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

11 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 JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

12 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 JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

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14 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) JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

15 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 t de poli-silício, com 3g/W) JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

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17 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 JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

18 Sistemas Inteligentes e mais Eficientes: exemplo - um carro JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010 % de eletrônica no carro moderno % %

19 Tecnologia: Escalamanto de Dimensões

20 AR5 BOM Manufacturing Process Technology chips 740 discretes u CMOS u Analog u Flash u SDRAM Today – AR5 3 chips 415 discretes u CMOS u Analog u Flash u SDRAM 1 chip <50 discretes u CMOS u Analog u Flash u 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 JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

21 System in Package - SIP Empacotamento multichips Integração heterogênea Ex: – MPU sobre memória – Eletrônica e sensores JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

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23 Lei de Moore e More than Moore JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

24 Mercado Global de Semicondutores Mercado cresce com oscilações. Crescimento médio anual de 1990 a 2010 = 9,4%. Participação crescente dos Fabless JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

25 Sumário 1.Panorama de Microeletrônica 2.Capacitação Tecnológica 3.A Indústria no Brasil 4.Oportunidades/Desafios/Recomendações 5.Conclusões JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

26 Programa CI-Brasil Início em Centros de Treinamento (~200 projetistas/ano) 18 Design Houses > 500 engenheiros projetistas Serviços de projeto de CIs para empresas e desenvolvimento de bibliotecas de IPs. JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

27 Centros de Treinamento Projeto de CIs 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) JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

28 Design Houses 18 Membros CI Brasil

29 SIBRATEC Microeletrônica Financiamento de projetos de microeletrônica para empresas Sinergia com CI-Brasil e empresas Demora na implementação – burocracia e limitações JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

30 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) JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

31 INCT NAMITEC Sistemas Micro e Nanoeletrônicos Membros: – 136 pesquisadores – 23 instituições – 13 estados Suporte financeiro: – CNPq + FAPESP + CAPES – R$ , ,65 = ,22 (3 anos) JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

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33 NAMITEC é uma Rede Interdisciplinar – Depts EE : 13 – Depts Informatica/Computação: 3 – Depts Física: 3 – Depts Química: 1 – Agricultura: Embrapa – Biologia/ecologia INPA – Institutos de P&D: IPT, CCS, CTI, CT-PIM, VonBrauwn JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

34 NAMITEC – 3 Fases - Indicadores I – ResultadosII - ResultadosIII - Metas Periodo2001 – – 2014 Pesquisadores Grupos Instituições82022 Graduações Dr (+) Mestrado (+) Publicações Revistas indexadas ISI (+) Conferences (+) Patentes075 (+) Orçamento (R$) , , ,57 (3 years) Nota: (+) metas em 5 anos

35 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. JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

36 Recursos Humanos Países Engenheiros por 100 mil habitantes Engenheiros formados em 2006 % de engenheiros em relação aos universitários formados em 2006 China % Coréia % Índia % Brasil % Necessidade: Formar mais engenheiros e pesquisadores Mais investimentos em P&D&I em TI !!! JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

37 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 DHs do Programa CI-Brasil: Projeto – INPE:Sensores, Materiais – CBPF:Sensores – LNLS:MEMS, nano – IPT:MEMS/Microfluídica – CETEC:Silício, PV JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

38 RH em Institutos Públicos de P&D InstituiçãoTotal em TICMicroeletrônica Servidor Microeletrônica Bolsistas, temp. CTI INPE84526 LNLS4 IPT1 CETEC10 CEITEC60 CBPF CI-Brasil-230 RNP213 IBICT53 LNCC63 Total

39 Comparação com Centros no Exterior Instituições de P&D Pesquisadores em Microeletrônica Pesquisadores em várias áreas tecnológicas Total Brasil = 468 IMEC, Be1.800 Leti, Fr1.500 CNRS, Fr ICTs, Fr Fraunhofer, Ge ICTs, Ge3.791 (em TIC) 2 IMB/CNM, Sp200 VTT, Fi O. Bonaud & F. Pascal, 2 Câmara Brasil-Alemanha, demais pela web JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

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42 Sumário 1.Panorama de Microeletônica 2.Capacitação Tecnológica 3.A Indústria no Brasil 4.Oportunidades/Desafios/Recomendações 5.Conclusões JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

43 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 LEDs Tecnometal Energia Solar - fotovoltaico FREESCALE – design center CEITEC – design center e foundry

44 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 JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

45 Sumário 1.Panorama de Microeletrônica 2.Capacitação Tecnológica 3.A Indústria no Brasil 4.Oportunidades/Desafios/Recomendações 5.Conclusões JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

46 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. JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

47 Oportunidades industriais em semicondutores Design Houses: – Serviços – IPs – Fabless Back-end Discretos e CIs específicos MEMS PV LED – display, iluminação Display JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

48 Desafios Formação de RH: quantidade e qualidade Domínio tecnológico com inovação Ambiente industrial e de mercado atraentes JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

49 Recomendações Priorizar P&D&I nos seguintes temas: – MEMS, sensores, back-end e integração de sistemas, projeto de CIs, 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 PDP 4ª CNCTI – Microeletrônica, Brasília 28/05/2010

50 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

51 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. JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

52 Recomendações Fortalecer o programa CI-Brasil, dando suporte aos centros de projeto, visando a autossustentabilidade. Formar em 4 anos: 1 mil projetistas de CIs e 250 especialistas (bel, M, Dr) em processos, empacotamento e testes. JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

53 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 ICTs e nas empresas JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

54 5. Conclusões Desenvolvimento da área, especialmente em país emergente, requer política de incentivo e suporte governamental. Treinamento de engenheiros, especialmente do projeto de CIs é necessário em quantidade e qualidade CI-Brasil (treinamento e DHs), SIBRATEC, o programa universitário e redes tipo NAMITEC são parte deste esforço, mas não suficiente. JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010

55 Obrigado Contatos: – – – – – namitec.cti.gov.br namitec.cti.gov.br – – Tel: JWS, 3ª CII-FIERGS, Porto Alegre 18/11/2010


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