É correto afirmar que a tecnologia CMOS 600 nanômetros – que caracteriza os equipamentos do front end da CEITEC – já atingiu sua maturidade no início dos anos 1990. Esta era a tecnologia utilizada nos processadores Intel família 486® e Pentium®. Antiga, porém não ultrapassada: existem várias aplicações onde essa tecnologia ainda é adequada e competitiva.

Existem mercados diferentes para os diferentes nós de tecnologia.

A comparação da CEITEC com fábricas para produção de processadores e memórias estado da arte não é adequada. Comparada com essas fábricas, a CEITEC, e quase todas as outras empresas de semicondutores do mundo, estão defasadas!

Computadores pessoais, Macbooks, Smartphones, Tablets, e até videogames de última geração são exemplos de aplicações que fazem uso intensivo de semicondutores nas indústrias de bens de consumo para consumidores finais. No entanto, os nichos de mercado nos quais a CEITEC atua são diferentes, e voltados, principalmente, à identificação por radiofrequência, comunicação sem fio, segurança, criptografia e identificação pessoal.

Existem muitos nichos de mercado dentro da indústria de semicondutores, e a CEITEC, com seu front end, procura se posicionar em um nicho compatível com a sua tecnologia.

Na área de memória e processadores de última geração, devido ao alto valor agregado dos produtos, as indústrias investem, todos os anos, bilhões de dólares em desenvolvimento e construção de novas fábricas ou atualização das existentes. Nesse ramo, um chip com mais capacidade de processamento é extremamente desejado pelo mercado, pois permite a introdução de novas aplicações. Do mesmo modo, um chip com mais memória também é muito desejado. Um chip com maior capacidade de processamento (nem sempre a custo menor) só é possível diminuindo-se as dimensões do dispositivo. O mesmo vale para as memórias.

A CEITEC não foi criada para, e nunca teve em seus objetivos, ser uma indústria do ramo de processadores e memórias de última geração, que hoje requerem uso de tecnologias disruptivas, da ordem de 18 nm ou menores. Isso não quer dizer que a empresa não possa ter memória ou processamento em algum de seus chips.

O custo de um desenvolvimento de processadores e memórias de última geração é extremamente alto, podendo chegar a dezenas de milhões de dólares. Isso inclui apenas o custo de horas-homem para projeto, confecção de máscaras e fabricação dos protótipos. Exatamente por causa dos custos extremamente altos, menos de uma dezena de empresas no mundo é capaz de produzir hoje em dia memórias e processadores de última geração. Nesse pequeno grupo estão empresas conhecidas como Intel (maior empresa no ramo de processadores), Samsung (maior empresa no ramo de memórias) e TSMC (maior foundry do mundo).

Hoje no mundo existem centenas de empresas que atuam no ramo de circuitos integrados, e, apesar do maior faturamento estar nos processadores e memórias de última geração, a esmagadora maioria das empresas atua em outros nichos de mercado.

Tome-se por exemplo a fabricação de dispositivos RFID, ramo em que a CEITEC já tem vários produtos no mercado. Esses dispositivos, por natureza, precisam de uma grande parte analógica em seus circuitos. Os componentes analógicos são aqueles que “conversam” com o mundo exterior, por exemplo, trabalhando com o sinal de rádio frequência recebido e enviado. Por natureza, esses componentes são “grandes” (quando comparados com as partes digitais do circuito) e normalmente não acompanham a mesma taxa de redução de tamanho observados pelos circuitos digitais. Como exemplos de componentes analógicos, citam-se transistores, capacitores e resistores. Como resultado, ainda que a parte digital do circuito possa ser diminuída, a parte analógica não. Ou seja, se um chip RFID fosse hoje projetado para ser produzido numa fábrica estado da arte (Intel, por exemplo), a sua área total seria apenas levemente reduzida, mas os seus custos de desenvolvimento e fabricação seriam estratosfericamente mais altos.

Outro exemplo é o caso de chips para o cartão de crédito. Tais chips contêm um processador simples para executar as suas funções. Porém, não é necessário um processador de última geração, custando centenas de dólares a unidade. Isso inviabilizaria economicamente o seu uso.

A fim de entender melhor as capacidades da linha de front end instalada na CEITEC, o primeiro ponto a se observar é que os equipamentos instalados podem produzir circuitos com dimensões mínimas da ordem de 350 nm. Ou seja, apesar da tecnologia atual ser limitada a dimensões de até 600 nm, os equipamentos instalados tem a capacidade de produzir circuitos com dimensões críticas ainda menores.

É possível identificar na indústria mundial que existem diversas fábricas operando com equipamentos semelhantes aos da linha de front end da CEITEC. Um dos melhores exemplos é a ON Semicondutor. A empresa, de modo semelhante à CEITEC, possui em seus negócios tanto o projeto de circuitos integrados, como linhas de produção de front end e back end. Teve faturamento de 5,5 bilhões de dólares em 2019¹. Ela possui centros projetos em 16 países, e fábricas em 9. Dentre as fábricas com linhas de front end, é possível observar que várias delas são equivalentes à tecnologia da CEITEC. Seguem abaixo alguns exemplos²:

​​​A linha de front end da CEITEC, com poucos investimentos na manutenção de alguns equipamentos, tem condições tecnológicas de produzir vários dos produtos dessas fábricas sem a necessidade da aquisição de quantidade significativa de novos equipamentos.

Diversas outras empresas (grandes e pequenas) produzem produtos semelhantes aos citados da ON Semiconductors. Ainda que algumas empresas estejam trocando parte de suas linhas para fabricar em wafers de 150 mm para 200 mm de diâmetro, ainda existem diversas empresas trabalhando em 150 mm, tal como a CEITEC. Como pode ser observado em publicação de Dezembro de 2016 na IC Insights³, esta lista inclui ST Micro, Toshiba, Texas Instruments, Reneseas, Rohm, Panasonic entre outras.

Outro exemplo de empresa que possui fábrica semelhante é justamente a XFAB (que licenciou tecnologia CMOS 600 nm à CEITEC). Duas de suas fábricas (em Erfurt na Alemanha e Lubbock Estados Unidos) possuem equipamentos muito semelhantes aos da CEITEC.

Com a competência adquirida ao longo da transferência da tecnologia CMOS XC06, no final do ano de 2016 a equipe técnica da CEITEC focou-se para utilizar a infraestrutura da Fábrica para o desenvolvimento de inovação e pesquisa. Um exemplo de mercado no qual os equipamentos da CEITEC podem ser utilizados é o de sensores e MEMS. Tal como noticiado pela Solid State Technology⁴ a ST Micro e a Rohm, são exemplos nessa área. A produção de sensores e MEMS é dominada por fábricas de 150 mm (como a da CEITEC) e necessita, em geral, de equipamentos até menos complexos que os instalados na CEITEC. Do mesmo modo, dimensões críticas da ordem de 500 nm são, em geral, mais do que suficientes para fabricação de sensores.

Analisando as informações de fábricas focadas em sensores e MEMS, a Fábrica da CEITEC possui capacidade semelhante nos processos de Fotolitografia, Corrosão, Deposição de Dielétricos, Limpeza, Implantação, Metrologia, Afinamento e Corte. Algumas dessas empresas destacam maior capacidade de deposições metálicas e também na colagem de wafers. Porém, é possível notar que isso não impede a CEITEC de explorar o mercado de sensores e MEMS, uma vez que esse é muito diverso (como os próprios sites dessas empresas indicam) de forma que a capacidade atual da CEITEC já a habilita a produzir certos tipos de sensores.

A lista de empresas não se resume a apenas aquelas citadas acima. Empresas como Silex (http://www.silexmicrosystems.com/mems-foundry/key-technologies/), MNX (https://www.mems-exchange.org/catalog/), TowerJazz (http://towerjazz.com/mems.html), ou mesmo a própria XFAB já citada aqui, com as suas unidades em Erfurt e Itzehoe
(http://www.xfab.com/fileadmin/X-FAB/Outsourcing/Process_Capabilities_X-FAB_Itzehoe.pdf) também apresentam fábricas com capacidades de produzir sensores e MEMS (com vários desses dispositivos também podendo ser produzidos na Fábrica da CEITEC).

Outro interessante exemplo é a empresa Simpore, especializada na fabricação de membranas. Por trabalhar com microestruturas, esta também passou a oferecer serviços de microfabricação. Ainda assim, é possível observar que os equipamentos instalados na CEITEC são mais modernos que os da Simpore (http://www.simpore.com/).

Outro exemplo no qual os equipamentos da CEITEC poderiam ser aplicados é na área de dispositivos fotônicos. Por exemplo, a empresa Ibsen Photonics oferece serviços de fabricação (https://ibsen.com/products/transmission-gratings/grating-foundry-services/) que podem ser feitos por equipamentos semelhantes aos da CEITEC. Alguns dos produtos da empresa (como em http://ibsen.com/products/transmission-gratings/ping-telecom-gratings/telecom-c-band-gratings/) também podem ser fabricados com os mesmos equipamentos da CEITEC.

Diversos países prezam muito em ter capacidade de microfabricação no país, e até por isso mantém instituições públicas nesse ramo. Desde instituições gigantes como o IMEC, na Bélgica (http://www.imec-int.com/en/infrastructure), até instituições com área de fabricação semelhante à da CEITEC, como o Instituto de Microeletrônica de Barcelona, na Espanha (http://www.imb-cnm.csic.es/index.php/en/about-us/overview), e a Fundação Bruno Kessler, na Itália (https://cmm.fbk.eu/en/research/), é possível observar que as mesmas ajudam a impulsionar a pesquisa em áreas de alta tecnologia, bem como promovem parcerias com empresas privadas, que inclusive, em alguns casos, pagam boa parte dos seus custos.

As inovações e pesquisas conduzidas pela equipe da Fábrica desde 2016 se mostram aderentes ao que existe no mercado. Abaixo é mostrado um resumo do que já foi ou está em estudo:

Cita-se, ainda, o caso do DMEA nos Estados Unidos, que é subordinado ao Departamento de Defesa do país. A referida instituição surgiu para garantir que o governo americano tivesse garantia de suprimento de componentes eletrônicos críticos. Para isso, a instituição oferece rodadas de produção em fábricas de ponta (http://www.dmea.osd.mil/TAPO/foundryServices.html), bem como possui a sua própria fábrica, a ARMS (Advanced Reconfigurable Manufacturing for Semiconductors, ou Produção Avançada Reconfigurável de Semicondutores). Ainda que obviamente não existam informações detalhadas sobre a fábrica da ARMS, por ser esta pertencente ao Departamento de Defesa dos Estados Unidos e também devido ao seu papel estratégico (http://www.businesswire.com/news/home/20051003005445/en/JMAR-Awarded-Contract-Upgrade-Semiconductor-Process-DMEA), algumas informações extraídas da internet, noticiam que as instalações estavam se reconfigurando para trabalhar com wafers de 6 polegadas (150 mm) tal como utilizado na CEITEC. Isso mostra que a sua capacidade instalada não deve ser muito diferente daquela da CEITEC; e mesmo que a tecnologia da ARMS não seja a mais avançada, se mostra muito importante para o governo dos Estados Unidos.

Por meio de todos esses relatos é possível observar que o front end da CEITEC, com os seus equipamentos atuais, tem capacidade de explorar não só mercados mais tradicionais, mas principalmente mercados como sensores e MEMS, ou ainda mais novos, como de Fotônica, Integração de Dispositivos Passivos (IPD, Integrated Passive Device), encapsulamento avançado (RDL, Redistribution Layer; WLCSP, Wafer Level Chip Scale Packaging; FOWLP, Fan Out Wafer Level Packaging) e soluções SiP (System in Package). E o mais importante, mostra-se como um ativo estratégico para o desenvolvimento de soluções tecnológicas em conjunto com outras instituições de ensino e pesquisa do país, tal como visto em outros países.