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Revolucao em Silicio - Uma historia da microeletronica
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Revolucao em Silicio - Uma historia da microeletronica

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Apresentação baseada principalmente no artigo "Fairchild Semiconductor and its influence", escrito por Christophe M. P. Lécuyer e publicado no livro "The Silicon Valley Edge: A Habitat for Innovation …

Apresentação baseada principalmente no artigo "Fairchild Semiconductor and its influence", escrito por Christophe M. P. Lécuyer e publicado no livro "The Silicon Valley Edge: A Habitat for Innovation and Entrepreneurship ". Descreve o surgimento da Fairchild Semiconductors nos anos 50 e seu importante papel no desenvolvimento do Vale do Silício. Ilustra suas principais tecnologias (transistor planar, circuito integrado, etc. ) e processos (de fabricação, marketing e vendas) que acabaram por criar alguns dos padrões da indústria (até hoje). Revela como as experiências da Bell, a aliança com uma empresa envolvida com a produção de mísseis, o apoio de um banco de investimentos foram fundamentais na sua trajetória, sem contar o relacionamento de sua empresa matriz com a IBM e os militares. Acusa a falta de interesse acadêmico no tema, onde a empresa é muitas vezes citada apenas como “o berço do Robert Noyce”. A influência da indústria bélica é comumente minimizada ou ignorada.

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  • Prezado Marcelo

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  • 1. A Revolução em Silício Uma história da microeletrônica por Marcelo Sávio http://www.linkedin.com/in/msavio http://msavio.myplaxo.com/ http://www.scribd.com/msavio http://www.betarrabios.blogspot.com/ 1
  • 2. Apresentação baseada principalmente no artigo: Fairchild Semiconductor and its influence escrito por Christophe M. P. Lécuyer e publicado no livro The Silicon Valley Edge: A Habitat for Innovation and Entrepreneurship organizado por Chong-Moon Lee 2
  • 3. Resumo do artigo Descreve o surgimento da Fairchild Semiconductors nos anos 50 e seu importante papel no desenvolvimento do Vale do Silício. Ilustra suas principais tecnologias (transistor planar, circuito integrado, etc. ) e processos (de fabricação, marketing e vendas) que acabaram por criar alguns dos padrões da indústria (até hoje...). Revela como as experiências da Bell, a aliança com uma empresa envolvida com a produção de mísseis, o apoio de um banco de investimentos foram fundamentais na sua trajetória, sem contar o relacionamento de sua empresa matriz com a IBM e os militares. Acusa a falta de interesse acadêmico no tema, onde a empresa é muitas vezes citada apenas como “o berço do Robert Noyce”. A influência da indústria bélica é comumente minimizada ou ignorada. 3
  • 4. O Vale do Silício Onde fica? Califórnia, EUA 4
  • 5. O Vale do Silício – O que há de especial por lá? 5
  • 6. Silício? Não... Empresas de Tecnologia (O termo Silicon Valley é de 1971...) E por falar em Tecnologia, vamos fazer uma pequena volta no Válvulas tempo... Transistores Circuitos Integrados 6
  • 7. 50 anos antes ... A Válvula Dispositivo eletrônico com 2 eletrodos separados por uma grade, enclausurados dentro de um tudo de vidro à vácuo. Funcionava como switch ou amplificador. Era a base da indústria eletrônica (rádios, telefones, computadores, TV, etc.) Princípio de funcionamento: Grade Anodo • Catodo (filamento) – Emite os elétrons • Anodo (prato) – Recebe os elétrons • Grade – Ao receber uma voltagem negativa repele os elétrons emitidos não permitindo que cheguem ao Anodo. Ao mudar a carga na grade é Catodo possível controlar a corrente no Anodo. 7
  • 8. Os semicondutores (Silício, Germânio, etc.) Os laboratórios da Bell Telephone (fundado em 1925) iniciaram as pesquisa em semicondutores no final dos anos 30. Descobriram que os semicondutores possuíam 2 regiões distintas e que podiam atuar como condutores ou isolantes de corrente entre um ponto Emissor e um Coletor. E que este comportamento poderia ser controlado por por um terceiro elemento, a Base. 8
  • 9. Dez 1947 - O efeito Transistor (Transfer Resistor) Transistor de Ponto de Contato - Laboratórios da Bell em New Jersey. Cientistas ganharam o Nobel em 1956 W. Brattain Fonte (1902-1987) Coletor J. Bardeen (1908-1991) Emissor W. Shockley Base (1910-1989) 9
  • 10. 1948 - Transistor de Junção Posteriormente William Shockley (ainda na Bell) liderou as pesquisas para a criação do Transistor de Junção (sanduíche) Coletor Emissor Base 10
  • 11. William Shockley – Figura difícil... “After the invention, Shockley had pushed Bardeen and Brattain rudely aside, so that he could design the second-generation transistor without them.” “Even today, popular magazines sometimes credit Shockley alone with the invention. One reason for this error was the glamour that Shockley projected. A product of Hollywood High School in the era of the great silent movies, he became an articulate speaker and in many ways an eccentric character who enjoyed representing himself as a charismatic genius.” “Later in his career, Shockley would revel in the publicity attracted by his theories correlating race with intelligence.” Fonte: “True Genius – The life and science of John Bardeen”, Lilian Hoddeson e Vicki Daitchi, Joseph Henry Press - 2002 11
  • 12. Shockley Semiconductor Laboratories Shockley deixou a Bell e criou sua empresa em 1956 como uma divisão da Beckman Instruments. Contratou 18 jovens engenheiros e cientistas para trabalhar com ele. (Foto: comemoração do prêmio Nobel, 1956) Shockley fez questão que a empresa ficasse na região da Península de São Francisco, Califórnia, porque: Havia sido criado em Palo Alto e sua mãe (Sra. May) morava lá. Formou-se na Universidade de Stanford cujo vice-reitor executivo, Frederick Terman, insistia para que ele montasse um laboratório próximo à Universidade. 12
  • 13. A Universidade de Stanford e o Vale do Silício Stanford precisava de dinheiro. Possuía mais de 8 mil acres de terras, que pelo estatuto não poderiam ser vendidas, mas podiam ser alugadas. Terman estimulou a instalação de empresas de tecnologia eletrônica e correlatas com aluguel barato (por 99 anos), com acesso ao seus laboratórios do Instituto de pesquisa A Hewllet-Packard, fundada em uma garagem em 1938 e que posteriormente teve o apoio de Stanford, é considerada o marco zero do Vale do Silício 13
  • 14. Frederick Terman (1900-1982) Frederick Terman, vice-reitor executivo de Stanford no período de 1955 a 1965, é o “cientista-empresário” do Vale do Silício. A ele é creditada a criação da parceria das universidades com a indústria que levaram ao surgimento de várias empresas que foram fundamentais para a revolução tecnológica que influencia o mundo até hoje. Terman incentivou o empreendedorismo na Universidade, criou oportunidades de trabalho para os alunos que se formavam em Stanford, estabeleceu programas de educação continuada para os funcionários das empresas locais e ajudou a fundar o parque industrial da universidade onde muitas empresas puderam se fixar. A cultura empreendedora criada por Terman hoje se estende a praticamente a todas as disciplinas acadêmicas. 14
  • 15. Outras empresas que surgiram em Stanford 15
  • 16. Outras empresas que surgiram em Stanford 16
  • 17. O Spin-off da Shockley Laboratories Em 1957, sete funcionários rebelaram-se contra Shockley, por causa de seu difícil estilo de gestão (tanto de recursos humanos quanto de projetos de tecnologia). Argumentaram, em vão, com Arnold Beckman; Eles pretendiam demitir-se e empregar-se coletivamente em alguma outra empresa. Pediram ajuda ao banco de investimentos de NY, Hayden Stone & Co, onde o pai de um deles era cliente; O banco sugeriu que abrissem sua própria empresa e foi buscar um investidor. Quando a empresa estava para ser criada, o oitavo e mais famoso dissidente se juntou ao grupo: Robert Noyce, que passou a liderar o grupo. Foto: Gordon Moore, Sheldon Roberts, Eugene Kleiner, Robert Noyce, Victor Grinich, Julius Blank, Jean Hoerni e Jay Last 17
  • 18. Outubro de 1957: Fairchild Semiconductor O banco Hayden Stone & Co. (Fundado em 1892 e que hoje pertence ao Citigroup), apesar de experiente em procurar investidores em novas empresas, neste caso precisou contactar mais de 30 potenciais empresas investidoras até achar a Fairchild Camera and Instruments, empresa de Sherman Fairchild que colocou US$ 1,38 Milhões neste projeto. Fairchild Semiconductor Fundada em Outubro de 1957 em Palo Alto, Califórnia, como uma subsidiária da FCI. Contrataram gerentes especializados em marketing e vendas. Empresa sem hierarquia (baias abertas, estacionamento comum, etc.) 18
  • 19. Sherman Mills Fairchild (1896-1971) Na I Guerra Mundial fabricou câmeras para equipar aviões militares e em 1920 criou a empresa Fairchild Aerial Camera Corporation. Seu pai, George Fairchild era presidente da CTR. 1911 1924 1947 1956 1972 Em 1924, recebeu de herança a maior quantidade de ações P.F. da IBM. Registrou 30 patentes (sendo a última aos 73 anos) 19
  • 20. A Fairchild e o conhecimento da indústria militar Em 1925 criou a Fairchild Airplane Manufacturing Corporation e construiu diversos aviões (principalmente militares) F-41 em 1927 C-119 em 1947 C-123 em 1953 Com a indústria dos semicondutores expandiu os negócios: Submarinos, motores para mísseis, helicópteros e sistemas de refrigeração de cockpits de jatos. Satélites especializados e lentes para as naves Apollo (NASA); Sistemas para o bombardeiro B-52, caça F-105 e Boeing 747; Foi fundador da Pan Am e da American Airlines. 20
  • 21. A Fairchild e o mercado da indústria militar Com a influência de Sherman, a Fairchild Semiconductor visitou a Federal Systems Division da IBM, especializada em construir airborne computers (computadores embarcados em aviões). Depois visitaram outros fabricantes como a TRW, Hughes, Arma Bosch e Sperry Gyroscope. Perceberam que a indústria aeronáutica militar necessitava de componentes de melhor desempenho e confiabilidade – Os transistores de alta freqüência. 21
  • 22. A primeira encomenda Com o lobby de Sherman junto ao presidente da IBM, Thomas Watson Jr. (ex-piloto de aviões), a Fairchild conseguiu com que a IBM encomendasse 150 transistores do tipo mesa (a US$ 150 cada) para os computadores de navegação de um novo avião , o caça-bombardeiro XB-70 Valkyrie da USAF. O XB-70 deveria suceder o B-52 Stratofortress, mas apenas 2 modelos foram construídos e em 1966, após a trágica colisão entre o protótipo nº2 e um F-104, o projeto perdeu o fôlego. O XB-70 remanescente operou menos de 3 anos e em 1969 o programa foi cancelado. 22
  • 23. “Arregaçando as mangas” A Fairchild focou-se em desenvolver processos otimizados de fabricação de transistores. Tão importante quanto inventar era produzir em larga escala com processos otimizados. 23
  • 24. O novo processo produtivo A fotolitografia: Processo de fabricação, que inicialmente havia sido desenvolvido na Bell. Difusão dupla (Boro e Fósforo) com deposição de 100% de alumínio. Um novo processo de difusão a base de gases. Parceria com a Eastman Kodak para fabricação de novos elementos foto-resistores 24
  • 25. O novo processo comercial Realizavam treinamentos e palestras de seus produtos para os pesquisadores e engenheiros de sistemas de aviação e airborne computers, ao invés de procurar os setores de compras das organizações. Implantou marketing agressivo - Publicava as faixas de temperatura em que seus transistores operavam. Desfrutou de 1 ano e meio de monopólio do mercado de transistores de difusão dupla de alta freqüência Vendas: Ago 58 US$ 65 mil Out 58 US$ 440 mil Ago 59 US$ 2.8 milhões Out 60 US$ 21 milhões Out 63 US$ 130 milhões 25
  • 26. A encomenda da Autonetics A Autonetics (divisão da North American Aviation) desenvolvia os sistemas de controle e navegação dos mísseis balísticos intercontinentais Minuteman, capazes de atingir a URSS com precisão de centenas de metros. O programa Minuteman começou 1959 e ainda está em funcionamento. Características do computador de bordo do Minuteman: Pequeno e leve Operação em tempo real (lançamento rápido) Capaz de suportar altas temperaturas Manutenção fácil e barata MTBF de 7.000 horas 26
  • 27. ALERTA VERMELHO Após iniciar a produção dos transistores-mesa de silício com difusão dupla para atender às encomendas da Autonetics, a Fairchild deparou-se com um problema que poderia ser fatal para uma empresa de um só produto: Descobriu-se (provavelmente alguém da Autonetics) que um simples toque de um lápis no transistor mesa da Fairchild ocasionava uma séria instabilidade de voltagem. Era necessário desenvolver um novo processo para resolver este problema e criar novas metodologias de controle de qualidade e testes para evitar problemas futuros. 27
  • 28. O Transistor Planar Tentando resolver o problema, Jean Hoerni criou um transistor de superfície plana, que possuía um alto grau de confiabilidade. Representou um importante passo pois os transistores mesa já eram produzidos por diversas outras empresas (Morotola, Texas Inst, Rheem) Mas era difícil de produzir... 28
  • 29. Um novo controle de qualidade Criou-se um novo processo produtivo altamente controlado Melhor produção de semicondutores (inovações da Bell) Monitoração Testes de qualidade Disciplina Limpeza Inspetores residentes (da Autonetics) Taxas de erros: 0.1% por 1000h em 1959 0.0004% por 1000h em 1961 29
  • 30. O circuito integrado A Fairchild criou o CI a partir do processo planar. Um circuito integrado é um dispositivo microeletrônico que contém diversos elementos (transistores, diodos, capacitores, resistores, etc.) interconectados em uma única peça. 1960 – Foto do primeiro circuito integrado planar feito na Fairchild Semiconductor. Projetado e construído por Lionel Kattner e Isy Haas sob a direção de Jay Last. 30
  • 31. A paternidade do circuito integrado Jack Kilby da Texas Instruments obteve patente para um CI de Germânio em 1958. Ganhou o prêmio Nobel em 2000 por esta invenção. Seu CI, no entanto, era de difícil fabricação; Robert Noyce idealizou o CI de Silício, fabricável em larga escala (processo planar) e registrou a patente em 1961. 31
  • 32. A expansão da Fairchild (1960-1968) A Fairchild Camera assumiu o controle acionário da Fairchild Semiconductor. Começou a buscar outros mercados (fabricação de componentes para rádios, TVs e computadores de uso comercial). Moveu fábricas para a Ásia (Hong Kong e Coréia) para aumentar volumes e baratear custos. Em 1968 possuía mais de 15 mil funcionários. Seus ex-funcionários se espalharam. 32
  • 33. “Os desertores de Shockley” 40 anos depois... (esq dir) Moore, Roberts, Kliner, Noyce, Ginrich, Blank, Hoerni e Last 33
  • 34. 34
  • 35. 35
  • 36. Obrigado pela atenção Marcelo Sávio http://www.linkedin.com/in/msavio http://msavio.myplaxo.com/ http://www.scribd.com/msavio http://www.betarrabios.blogspot.com/ 36