Estratégia de Desenvolvimento da Nanoeletrônica (Eletrônica do Futuro)

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1 ESTUDOS E PESQUISAS Nº 597 Estratégia de Desenvolvimento da Nanoeletrônica (Eletrônica do Futuro) Roberto Faria e Marco Cremona * XXVII Fórum Nacional A Hora e Vez do Brasil: (Povo Brasileiro) Diante da Nova Revolução Industrial, Estratégia para o Desenvolvimento do Brasil, Através do Aproveitamento de Grandes Oportunidades (Econômicas, Sociais, Culturais) Rio de Janeiro, 11 a 13 de maio de 2015 * Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica (USP-SC) e Departamento de Física PUC-Rio, respectivamente. Versão Preliminar Texto sujeito à revisões pelo(s) autor(es). Copyright INAE - Instituto Nacional de Altos Estudos. Todos os direitos reservados. Permitida a cópia desde que citada a fonte. All rights reserved. Copy permitted since source cited. INAE - Instituto Nacional de Altos Estudos - Rua Sete de Setembro, 71-8º andar - Rio de Janeiro Tel.: (21) Fax: (21) forumnacional@inae.org.br - web:

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3 ESTRATÉGIA DE DESENVOLVIMENTO DA NANOELETRÔNICA (ELETRÔNICA DO FUTURO)

4 ESTRATÉGIA DE DESENVOLVIMENTO DA NANOELETRÔNICA (ELETRÔNICA DO FUTURO)

5 ESTRATÉGIA DE DESENVOLVIMENTO DA NANOELETRÔNICA (ELETRÔNICA DO FUTURO) INSTITUTO DE TECNOLOGIA FLEXTRONICS (FIT)

6 ESTRATÉGIA DE DESENVOLVIMENTO DA NANOELETRÔNICA (ELETRÔNICA DO FUTURO) CSEM-BRASIL &SUNEW

7 ESTRATÉGIA DE DESENVOLVIMENTO DA NANOELETRÔNICA (ELETRÔNICA DO FUTURO) KEMBER ASSOCIATES PITCH EVOLVA PROJETOS

8 ESTRATÉGIA DE DESENVOLVIMENTO DA NANOELETRÔNICA (ELETRÔNICA DO FUTURO) O PAPEL DO BNDES

9 ESTRATÉGIA DE DESENVOLVIMENTO DA NANOELETRÔNICA (ELETRÔNICA DO FUTURO) Marco Cremona Departamento de Física PUC-Rio Divisão de Metrologia de Materiais - Inmetro 12/05/2015

10 CONTENTS Motivação Déficit: US$ 30 bilhões (2014) O faturamento da Indústria Eletroeletrônica recuou 1,9% no ano de 2014, na comparação com Descontando a inflação do setor (5,7%), o faturamento apresentou queda real de 7,1%. 2

11 Perfil dos consumidores Motivação

12 Perfil do setor de Eletroeletrônicos no Brasil Indústria essencialmente seguidora dos produtos mundiais, sem pioneirismo e valendo-se de um mercado aberto; Produção dedicada quase exclusivamente a atender o mercado doméstico, com baixo coeficiente de exportação; Produção de bens eletrônicos finais, sem agregação de valor no Brasil em seu design eletrônico, sem componentes locais, sem diferenciação por marca própria local; Inexistência de marcas nacionais expressivas em segmentos de bens de massa em TIC, com baixa taxa de inovação local em produtos e processos; Baixíssimo conteúdo nacional em componentes eletrônicos de maior valor agregado que são essenciais para a funcionalidade completa do bem final (LED, LCDs, microprocessadores, etc.)

13 Competitividade do Brasil Fatores: básicos: instituições, infraestrutura, ambiente macroeconômico, saúde e educação primária (38º lugar no ranking Pearson). inovação: sofisticação empresarial e inovação (86º lugar). 57º lugar de 139 países BRASIL CORÉIA Fonte WEF Global Competitiveness Report

14 Competitividade do Brasil Inovação não é problema. Fonte WEF Global Competitiveness Report

15 Fazer acontecer: políticas públicas BNDES, FINEP, de Agencias de fomento, ICTs,...

16 Fazer acontecer: Empresas e Academia Inmetro

17 Os INCTs Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia

18 Papel dos INCTs ( ) INCTs EM ELETRÔNICA E NANOELETRÔNICA Capacidade tecnológica avançada INSTITUTOS NACIONAIS DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA Pesquisadores 400 Iniciação Científica 300 Mestres 280 Doutores 180 Artigos 1500 Patentes 35 Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Materiais em Nanotecnologia Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Nano e Microeletrônica Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Nanomateriais de Carbono Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Eletrônica Orgânica Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Nanodispositivos Semicondutores

19 Tecnologias em desenvolvimento nos INCTs Cerâmicas Eletrônicas Dispositivos para conversão e armazenamento de energia Filmes Finos Ferroelétricos Sensores cerâmicos para indústria automotiva Lasers semicondutores Moduladores ópticos LEDs (Displays e iluminação) Fotodetectores Células solares Instrumentação média Redes de sensores Robótica Circuitos Lógicos Eletrônica Impressa Eletrônica Flexível (papel eletrônico e cartões inteligentes) Microprocessadores (Chips)... Nova chamada INCTs ( )

20 Mercado da Eletrônica: previsões para 2020 Outros Displays 20% 10% 2020 Iluminação 16% Energia 16% Sensores 6% Circuitos Lógicos e memórias 32% Eletrônica Orgânica

21 A Eletrônica Orgânica

22 Definição Os Semicondutores Orgânicos são materiais constituídos de moléculas orgânicas, a base de carbono. A Eletrônica Orgânica é a eletrônica baseada em semicondutores orgânicos, diferentemente da eletrônica convencional que utiliza dispositivos baseados em semicondutores inorgânicos (Si). Condutividade Transmissão de sinais elétricos e ópticos + Plástico Flexibilidade, plasticidade, transparência, baixo custo, produção em rolo (R2R)

23 Eletrônica flexível: OLEDs, OPVs, Transistores Apesar de ser uma tecnologia muito recente, prevê-se que já em 2015 o mercado da Eletrônica Impressa atinja a casa 25 bilhões de dólares (IdTechEx). Tecnologia Roll-to-Roll (R2R)

24 Roadmap das aplicações Existentes até 2013 Curto Prazo ( ) Médio Prazo ( ) Longo Prazo (2021+) Carregadores Portáteis Eletrônicos de consumo, Fontes móveis de energia Integração predial p/ autoconsumo Integração predial conectada à rede Displays em pequenas aplicações Displays OLED dobráveis, LCD plástico, outdoors Displays OLED enroláveis com OTFT e (semi)transparentes TVs OLED enrolável e telemedicina Displays em pequenas Projetos de design aplicações Luminárias Displays OLED transparentes dobráveis, LCD e plástico, outdoors decorativas Displays OLED enroláveis Luminárias com flexíveis OTFT e (semi)transparentes Iluminação TVs OLED enrolável integrada e telemedicina Baterias de célula única, pequenas memórias Baterias recarregáveis de célula única, elementos p/ displays impressos Baterias multi-células impressas, chip impresso flexível Baterias impressas, etiquetas inteligentes Roupas c/ sensores anti-furto, sensores Fonte: OE-A Redes de sensores em grandes áreas, empacotamento inteligente Sensores sobre tecidos, displays dinâmicos p/ preços, RFID impresso OLED sobre tecidos, prédios inteligentes integrados

25 Eletrônica Orgânica no Brasil: agregar competências Investimentos P & D Comunidade científica ~ US$ 40 millions INEO ( ) 40 grupos de pesquisa 10 estados 680 artigos internacionais 20 patentes 70 PhD 140 MSc Instituto Nacional de Eletrônica Orgânica, INCT-INEO

26 Estratégias: estudos CGEE Recomendações: Iluminação, fotovoltaico, sensores

27 Exemplo interação ICT - Empresas: Inmetro WOLED para iluminação Dispositivos flexíveis

28 Exemplo parceria Universidade - Empresa: IFSC e FIT Inkjet-Printed Components (cross capacitor) S semiconductor dielectric G substrate D

29 O papel do BNDES na EO Desde 2008 o BNDES vem tratando a Eletrônica Orgânica como uma área promissora tecnologicamente, dedicando à mesma a qualidade de foco na utilização do BNDES Fundo de Desenvolvimento Tecnológico (FUNTEC). Desde então cerca de R$ 80 milhões foram enquadrados para estruturação de operações de financiamento no BNDES na área de EO. Em 2013 junto com FINEP e ANEEL foi lançado o plano Inova Energia.

30 Exemplo 1 (OLED iluminação) :CERTI-Philips-BNDES Proposta CERTI-Philips: Projeto em parceria com grande player Estrutura de P&D Existência de clientes locais (indústria moveleira, designers, etc.) Fontes de recurso para P&D BNDES e Finep Oportunidades Atração de investimentos em OLEDs (Philips ou concorrentes) Participação de P&D para produção R2R Desenvolvimento de luminárias com OLED Philips e outros elos da cadeia (ex: drivers) Problemas Dificuldade de retenção de mão-de-obra Cadeia produtiva encontra-se fora do Brasil (Europa)

31 Exemplo 2 (OPV):CSEM-MG-BNDES Proposta CSEM Brasil: existência de projeto na fronteira tecnológica mundial, com equipe qualificada e parcerias tecnológicas com principais centros de P&D Elevada incidência solar Existência de clientes locais (indústria automotiva, de vidro, agentes do setor elétrico, etc.) Fontes de recurso para P&D Aneel, BNDES, Finep, etc. Oportunidades Janela de oportunidade tecnológica relativamente ampla Baixo interesse das grandes empresas mundiais (concorrência) Consolidar parceria ou fusão/aquisição de concorrentes Problemas Dificuldade de retenção de mão-de-obra Atrair empresas com porte para levar soluções ao mercado Cadeia produtiva encontra-se fora do Brasil (Europa) Fornecedores de insumos (polímeros)

32 No caso da eletrônica impressa as tecnologias utilizadas na P&D são mais facilmente transferidos (em escala maior) para a produção de massa.

33 Possível modelo para o Brasil Eletrônica Orgânica e Impressa Institutos e Universidades parceiras Universidades e Institutos Brasileiros Instituto de Tecnologia Conhecimento em materiais orgânicos e inorgânicos Técnicas de Produção Técnicas de Integração em novos dispositivos Empresas Estrangeiras Start-ups e Spin-offs Empresas Locais Produtos Fotovoltáicos Componentes Eletrônicos Sistemas Inteligentes Pesquisa Básica Formação e Cooperação Pré-competitivo ICT-Empresa Seed Capital Iluminação Financiamento

34 Previsão para 2020 (mercado mundial EO) Memórias e lógicas 30 U$ bilhões Iluminação 15 U$ bilhões RFID 0,2 U$ bilhões Sensores 5,6 U$ bilhões EO 96 U$ bilhões Energia 15.2 U$ bilhões Display 20 U$ bilhões Sinalização 10 U$ bilhões

35 O Brasil tem chance, caso desenhe e execute uma política inteligente e eficaz, de ser um dos países líderes dessa nova tecnologia, a qual deverá permear, e impulsionar, muitos outros segmentos industriais, como da indústria automobilística, de aeronaves, de sensores aplicados ao agro negócio e a saúde, da energia, etc.

36 Obrigado pela atenção