Muito além do ‘chip do boi’: os chips de defesa que a Ceitec poderia fabricar

Documento do projeto original previa levar a fábrica gaúcha até 0,18 µm, faixa em que os EUA ainda produzem os chips de seu arsenal estratégico. Na prática, a estatal parou em 0,6 µm e hoje aposta no carbeto de silício, material que está no centro da eletrificação militar

A promessa da campanha de Flávio Bolsonaro de extinguir a Ceitec recolocou em debate uma pergunta pouco discutida: o que a única fábrica de semicondutores do Brasil poderia entregar às Forças Armadas? Um slide de apresentação do projeto original da fábrica ajuda a responder e mostra que a ambição inicial era bem maior do que o “chip do boi” que tornou a estatal conhecida.

O plano de 2004

O slide, intitulado “Evolução Tecnológica do Projeto da Fábrica”, traz no logotipo a denominação Centro de Excelência em Tecnologia Eletrônica Avançada, nome fantasia da associação civil criada em 2002 que recebeu os equipamentos para montar uma fábrica de semicondutores no Rio Grande do Sul, antes da transformação em empresa pública. Segundo o documento, o projeto original previa iniciar a produção com tecnologia de 0,8 micrômetro (µm) e evoluir até 0,5 µm. Em 2004, o plano foi atualizado para começar em 0,5 µm, passar a 0,35 µm e chegar a 0,18 µm.

A ilustração mostra o mesmo circuito encolhendo a cada geração: 60 mm² em 0,5 µm, 30 mm² em 0,35 µm, 15 mm² em 0,25 µm e apenas 8 mm² em 0,18 µm. Com isso, o número de chips por lâmina de silício dobraria a cada etapa, de 300 para 2.400. O próprio documento compara as gerações aos processadores da Intel: o nó de 0,5 µm e o de 0,35 µm seriam similares ao Pentium; o de 0,25 µm, ao Pentium II; e o de 0,18 µm, ao Pentium III. Como referência, o processo de 350 nanômetros foi introduzido pela Intel em 1994.

O que foi de fato construído

A fábrica que saiu do papel ficou aquém desse roteiro. A Motorola doou ao Rio Grande do Sul equipamentos de “front end” de uma fábrica com tecnologia CMOS de 600 nm que havia fechado em Austin, nos EUA, e a transferência do processo CMOS XC06 da alemã X-FAB, compatível com esses equipamentos, ocorreu entre 2011 e o segundo semestre de 2016. A linha é equipada para circuitos integrados de radiofrequência, analógicos/digitais e de sinal misto, com capacidade de integrar memória não volátil, numa sala limpa de cerca de 200 m². Na inauguração, a direção estimou uma capacidade de 50 a 100 milhões de chips RFID por ano, a partir de lâminas de seis polegadas.

Ou seja: a Ceitec opera hoje num nó de 0,6 µm, mais antigo do que o ponto de partida do plano de 2004. As etapas de 0,35 µm e 0,18 µm nunca foram implantadas.

Por que tecnologia “antiga” interessa aos militares

Seria um erro concluir que chips desse porte não têm valor militar. O exemplo mais eloquente vem dos Estados Unidos. A fábrica MESA, do Laboratório Nacional Sandia, produz os chips resistentes à radiação do arsenal nuclear americano usando um processo de 350 nanômetros, sobre lâminas de 150 milímetros, o mesmo diâmetro das lâminas de seis polegadas da Ceitec. Em 2014, a MESA começou a produzir lâminas base para ASICs dos programas B61-12, W88 Alteração 370 e da substituição da espoleta do W87 Mk21.

A escolha não é descuido. Segundo a Sandia, a geometria de 0,35 µm otimiza o desempenho de circuitos analógicos, e dispositivos maiores tendem a continuar funcionando em ambientes extremos de temperatura, choque e radiação. O laboratório agora prepara a migração para um processo de 180 nm resistente à radiação, o que praticamente dobrará a densidade de transistores. De forma mais ampla, as fundições do próprio governo americano, como a MESA e a do MIT Lincoln Lab, atendem às aplicações mais críticas em nós de 350 nm a 90 nm.

Coincidência ou não, os nós de 0,35 µm e 0,18 µm do plano de 2004 da Ceitec correspondem exatamente à faixa que Washington considera adequada para seus chips mais sensíveis. No caso brasileiro, cabe a ressalva óbvia: a Constituição só admite atividade nuclear para fins pacíficos, e o paralelo relevante está nos sistemas espaciais e nos equipamentos de longo ciclo de vida, não em ogivas.

Há ainda o problema da obsolescência. Sistemas militares ficam em serviço por décadas, e seus componentes saem de linha muito antes. A Marinha dos EUA, por exemplo, contratou a Northrop Grumman por US$ 10,8 milhões para uma compra de estoque vitalício de lâminas de transistores de carbeto de silício de 4 polegadas, necessárias à fonte de alimentação do radar AN/APY-9 do E-2D Advanced Hawkeye. Ter uma fábrica nacional capaz de reproduzir componentes descontinuados é uma forma de reduzir esse risco.

Cinco famílias de chips com emprego militar

As aplicações a seguir são uma avaliação editorial com base na capacidade instalada e no histórico da Ceitec:

Chips tolerantes à radiação para satélites. O Brasil já tentou desenvolver essa competência. O projeto CITAR foi criado em 2013 no âmbito do MCTI para desenvolver circuitos integrados tolerantes à radiação para satélites científicos, justamente porque, segundo pesquisadores envolvidos, governos detentores da tecnologia às vezes impõem barreiras à venda desses componentes ao Brasil, o que compromete a fabricação de satélites nacionais. A Ceitec participou: os blocos do circuito de controle do ASIC Chave de Potência foram fabricados na tecnologia de 0,6 µm da empresa, enquanto outros ASICs do projeto foram feitos na tecnologia CMOS de 180 nm da UMC, uma fundição taiwanesa. Se o plano de 2004 tivesse chegado a 0,18 µm, esses circuitos poderiam ter sido produzidos em Porto Alegre. A mesma lógica vale para satélites de comunicações e de sensoriamento de uso militar.

RFID para logística militar. A etiqueta de radiofrequência é a especialidade da Ceitec e tem uso militar consolidado. O Departamento de Defesa dos EUA tornou obrigatórias etiquetas RFID em contratos a partir de outubro de 2004, com etiquetas passivas UHF operando entre 860 MHz e 960 MHz, e passou a aceitar apenas etiquetas compatíveis com o padrão EPC UHF Class 1 Gen 2 após outubro de 2006. É exatamente o padrão dominado pela estatal gaúcha: o CTC13001 atende ao EPCglobal Class 1 Gen 2, opera na faixa de 860 a 960 MHz e vendeu cerca de seis milhões de unidades em 2013, e o CTC13002 foi o primeiro chip do Hemisfério Sul a receber essa certificação. O rastreamento de munições, sobressalentes e suprimentos das Forças Armadas com chip nacional é uma aplicação direta, sem necessidade de nova tecnologia.

Identificação segura. O chip do passaporte da Ceitec recebeu em 2017 a certificação internacional de segurança Common Criteria, após convênio firmado com a Casa da Moeda em 2012. A mesma base poderia sustentar identidades militares e controle de acesso a instalações. Processadores criptográficos de alto desempenho, por outro lado, exigem nós bem mais avançados do que 0,6 µm.

ASICs de controle e sinal misto. Interfaces de sensores, gerenciamento de energia e circuitos de controle para eletrônica embarcada não precisam de litografia de ponta. É o modelo da própria Sandia, que se apresenta como fornecedora credenciada de serviços confiáveis de projeto e fundição, otimizados para ASICs personalizados em alta variedade e baixo volume. Para a indústria de defesa brasileira, o valor estaria menos no desempenho e mais na garantia de origem e de fornecimento.

Carbeto de silício: a fronteira real. A nova rota tecnológica da Ceitec é a que tem maior afinidade com as tendências militares. Segundo especialistas, o SiC já demonstrou mais que o dobro da densidade de potência dos dispositivos de silício, com maior eficiência. No destróier americano USS Zumwalt, o Sistema Integrado de Potência usa inversores de SiC para alimentar dois motores de indução de 35 MW que acionam os eixos, e a tecnologia também sustenta armas de energia dirigida e radares sofisticados. Em terra, o Exército dos EUA contratou a GE Aviation para desenvolver eletrônica de potência em SiC para a arquitetura elétrica de alta tensão de futuros veículos terrestres. A fábrica gaúcha, porém, está voltada a dispositivos de potência. O SiC também serve de substrato para a eletrônica de radiofrequência em nitreto de gálio usada em radares, mas essa é outra tecnologia, que a Ceitec não domina. A chegada de novos equipamentos no mês passado levou a implantação da linha de SiC a cerca de 50% de execução física.

Os limites

A modernização custa caro: especialistas estimam que renovar a Ceitec exigiria entre US$ 200 milhões e US$ 400 milhões, e técnicos da própria estatal avaliam que uma expansão mais ambiciosa demandaria bem mais que os R$ 220 milhões já aprovados.

Há também a questão das parcerias. Para acelerar a rota de SiC, a Ceitec firmou memorandos de entendimento com as chinesas Sanan e GPT, com foco em transferência tecnológica. Uma tecnologia obtida desse modo pode ser adequada ao mercado civil, mas levanta dúvidas sobre sua aceitação em cadeias de suprimento militares sensíveis, sobretudo em programas com parceiros ocidentais. É uma questão que o Ministério da Defesa ainda não discutiu publicamente.

O problema mais antigo, contudo, é a demanda. A estatal foi montada para fabricar também chips para passaportes, carteiras de identidade e eletrônicos em geral, mas o governo federal não comprou os produtos. Chips militares são produzidos em pequenos volumes e só se sustentam com o Estado como cliente. Sem compras governamentais, a vocação de defesa da Ceitec continuará sendo hipotética, exista ou não a estatal.■

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