Conception de puces au Brésil

En 1971, l'Université de São Paulo a produit la première puce d'Amérique latine^[9]. Un semi-conducteur est un matériau tel que le silicium dont la capacité à transporter le courant électrique peut être contrôlée, et chaque puce est fabriquée à partir d'un tel matériau. En 1991, la Loi sur l'informatique (Loi 8.248) a accordé des réductions d'impôts aux entreprises d'électronique qui investissent une partie de leur chiffre d'affaires dans la recherche au Brésil^[3], et en 2007, la Loi 11.484 a établi le PADIS, un programme de soutien à l'industrie des semi-conducteurs^[12]. En 2008, le gouvernement fédéral a fondé CEITEC, une entreprise publique à Porto Alegre qui est devenue la seule usine de puces d'Amérique latine^[17], utilisant un procédé de fabrication sous licence de la société allemande X-FAB en décembre 2007^[15]. Son produit le plus connu, le Chip do Boi, est une étiquette radio qui identifie le bétail, et ce fut la première puce conçue au Brésil à atteindre la production de masse^[16].

Un microcontrôleur est un petit ordinateur sur une seule puce, contenant un processeur, de la mémoire et des connexions à des capteurs et d'autres dispositifs, et il apparaît à l'intérieur d'appareils électroménagers, de véhicules et de machines industrielles. BlueMacaw, développé sous le nom de projet u32BR, est un microcontrôleur RISC-V 32 bits, ce qui signifie que ses registres et son arithmétique opèrent sur des nombres de 32 chiffres binaires de large, avec Bluetooth Low Energy intégré, une norme sans fil pour les appareils qui consomment peu d'énergie^[1]. Cinq universités fédérales l'ont conçu avec des entreprises d'électronique : UFSM, UFMG, UnB, UFCG et UFPR. Le professeur João Baptista Martins de l'UFSM et la Santa Maria Design House ont coordonné le travail, qui a impliqué plus de 50 personnes sur 30 mois et a reçu un financement via Softex avec le soutien du Ministère de la Science, de la Technologie et de l'Innovation (MCTI)^[3,4]. L'équipe l'a présenté lors de l'événement RISC-V Brasil à Campinas le 14 juin 2024^[3], et son site officiel a ouvert en octobre 2025^[5].

TSMC a fabriqué BlueMacaw à Taïwan avec son procédé 22 nanomètres^[4,5]. Un procédé est l'ensemble des étapes de fabrication qu'utilise une usine de puces, et sa taille en nanomètres, millionièmes de millimètre, indique la petitesse possible des transistors, ce qui détermine combien peuvent tenir sur la puce et combien d'énergie ils consomment. Le processeur fonctionne à 200 MHz, soit 200 millions de cycles d'horloge par seconde, et possède un pipeline à 4 étages, une conception qui maintient quatre instructions en cours à la fois, chacune à un stade différent de récupération et d'exécution. Il dispose de 32 Ko de mémoire pour les instructions et de 32 Ko pour les données, où un Ko est 1024 octets et un octet est un groupe de 8 bits. Le clock gating, qui arrête le signal d'horloge dans les parties de la puce qui sont inactives, et un mode de rétention qui préserve le contenu de la mémoire pendant que le reste de la puce dort, réduisent l'énergie qu'il utilise^[1].

RISC-V est organisé comme un jeu d'instructions de base plus des extensions optionnelles, des groupes d'instructions supplémentaires qu'un concepteur de puce peut inclure ou omettre. BlueMacaw implémente RV32IC^[1]. La lettre I désigne le jeu de base d'instructions entières, telles que add, slli et beq, et la lettre C désigne l'extension compressée, qui ajoute des versions 16 bits d'instructions courantes afin que les programmes occupent moins de mémoire. BlueMacaw omet l'extension M, qui fournit mul et div. Le simulateur sur ce site implémente RV32IM et accepte mul, mais un programme compilé pour BlueMacaw n'a aucune instruction de multiplication disponible, donc le compilateur remplace chaque multiplication par un appel à une courte routine qui atteint le même résultat en utilisant des décalages et des additions du jeu de base.

 # Multipliez 6 par 7 en utilisant uniquement les instructions de base RV32I.
li   a0, 6 # le nombre multiplié, doublé à chaque passage
li   a1, 7 # le multiplicateur, lu à partir de son bit le plus bas
li   a2, 0 # le total cumulé
loop:
  beqz a1, done # arrêtez lorsque le multiplicateur atteint 0
  andi t0, a1, 1 # isoler le bit le plus bas
  beqz t0, skip # ignorer l'addition lorsque ce bit vaut 0
  add  a2, a2, a0 # ajouter la valeur doublée actuelle
skip:
  slli a0, a0, 1 # doubler le nombre multiplié
  srli a1, a1, 1 # décaler le multiplicateur vers la droite pour exposer son bit suivant
  j    loop
done:
  mv   a0, a2 # placer le résultat dans a0 pour l'impression
  li   a7, 1 # service 1 = imprimer un entier
  ecall
  li   a7, 10 # service 10 = quitter
  ecall

Le programme multiplie deux nombres de la même manière que la multiplication longue fonctionne sur papier, mais il utilise des chiffres binaires à la place des chiffres décimaux. Le multiplicateur 7 est 111 en binaire. La boucle utilise andi pour lire le bit le plus bas du multiplicateur, et lorsque ce bit est 1, il ajoute la valeur actuelle de l'autre nombre au total cumulé. slli double ensuite l'autre nombre, et srli décale le multiplicateur vers la droite afin que la passe suivante lise le bit suivant. La boucle se termine lorsque le multiplicateur atteint 0, et le programme affiche 42. Sur une puce sans l'extension M, chaque bit du multiplicateur coûte plusieurs instructions, ce qui garde le processeur plus petit et réduit sa consommation d'énergie.

Le Laboratoire des compilateurs de l'UFMG, coordonné par le professeur Fernando Pereira, a écrit le kit de développement logiciel (SDK) de BlueMacaw, l'ensemble d'outils et de code qu'un programmeur installe pour écrire des programmes pour la puce^[3]. Son compilateur est GCC, un compilateur libre largement utilisé qui traduit le C et le C++ en code machine, configuré pour RISC-V. Le kit contient également un assembleur, qui traduit l'assembleur en code machine, un éditeur de liens, qui joint les morceaux traduits en un seul programme, et le débogueur GDB, qui se connecte à la puce via un outil appelé OpenOCD. Les programmes s'exécutent en bare-metal, directement sur le matériel sans système d'exploitation en dessous, et le kit fournit le code de démarrage qui prépare la puce, l'allocation mémoire, et les pilotes pour les périphériques, les circuits intégrés pour les minuteries, la communication série, l'entrée analogique et le Bluetooth^[2].

À l'Université fédérale du Rio Grande do Sul (UFRGS), Anderson I. Silva, Altamiro Susin, Fernanda L. Kastensmidt, Antonio Carlos S. Beck et José Rodrigo Azambuja ont conçu NoX, un cœur RISC-V 32 bits, la partie d'une puce qui exécute les instructions, et ont publié sa conception en open source afin que quiconque puisse la lire, l'utiliser et la modifier. NoX possède un pipeline à 4 étages et est destiné aux puces qui combinent plusieurs petits cœurs dans des dispositifs en périphérie de réseau, tels que des capteurs qui traitent les données là où ils les collectent. Il a été présenté à SBCCI 2024, le symposium brésilien sur la conception de circuits intégrés et de systèmes^[6].

Le 15 mars 2024, l'Instituto Eldorado à Campinas et des chercheurs de l'Unicamp ont signé un accord avec le Barcelona Supercomputing Center pour construire un accélérateur de multiplication matricielle à l'intérieur d'un processeur RISC-V, dans le cadre du programme PPI-Softex avec le soutien du MCTI^[7]. Un accélérateur est un circuit dédié à un type de calcul, et la multiplication matricielle est le calcul que les modèles d'intelligence artificielle effectuent le plus. En août 2025, le gouvernement a décrit un superordinateur national pour le Laboratoire national de calcul scientifique (LNCC), dans le cadre du Plan brésilien d'intelligence artificielle (PBIA), avec environ 5 000 processeurs graphiques au départ et un accélérateur et processeur RISC-V de l'Unicamp, du centre de Barcelone et d'Eldorado dans une phase ultérieure^[8].

RISC-V International est l'organisation qui maintient les spécifications RISC-V, les documents qui définissent chaque instruction. En février 2024, le Brésil l'a rejointe en tant que Premier Member, le plus haut niveau d'adhésion de l'organisation, le siège étant occupé par le MCTI^[9]. Alessandro Campos, coordinateur général des technologies des semi-conducteurs du MCTI, siège au conseil d'administration^[11], et le professeur Guido Araujo de l'Unicamp représente le MCTI au comité de pilotage technique, le groupe qui vote sur les nouvelles extensions et les modifications des spécifications^[10].

Brasil Semicon, créé par la loi 14.968 du 11 septembre 2024, prolonge jusqu'en 2029 les incitations fiscales de la loi sur l'informatique et du PADIS et rend éligibles la conception de puces, la recherche, la production d'écrans et de panneaux solaires, ainsi que la formation de spécialistes, aux côtés de la fabrication de puces^[12].

Le programme national de microélectronique forme des concepteurs de puces par l'intermédiaire de CI Inovador, une résidence coordonnée par Softex dans laquelle les participants reçoivent une bourse mensuelle de 5 000 R$ pendant qu'ils étudient et travaillent sur la conception de circuits^[14,22]. En juin 2026, le programme de troisième cycle en génie électrique de l'UFSM a créé une ligne de recherche en microélectronique et systèmes électroniques intégrés, avec des places de master et de doctorat dans le groupe qui dirige BlueMacaw^[13].

Le Brésil conçoit des puces aux tailles actuelles mais ne dispose d'aucune usine capable de les fabriquer. Le procédé de CEITEC fonctionne à 0,6 micromètre, soit 600 nanomètres, environ 27 fois les 22 nanomètres utilisés pour BlueMacaw, de sorte que les conceptions brésiliennes telles que BlueMacaw sont fabriquées à l'étranger^[5,15]. Le Chip do Boi a également atteint la production de masse dans les usines de X-FAB en Allemagne et aux États-Unis, tandis que CEITEC a réalisé des prototypes et de petits volumes à Porto Alegre^[15,16].

La politique nationale d'informatique, la loi 7.232 de 1984, a réservé le marché intérieur de l'informatique aux entreprises à capitaux brésiliens pendant huit ans^[24]. Lorsque la réserve a pris fin en 1992 et que le marché s'est ouvert aux importations, beaucoup des entreprises protégées n'ont pas pu rivaliser avec les fabricants étrangers et ont fermé ou ont été rachetées, souvent par des multinationales^[24]. Les usines de semi-conducteurs de Transit, Philco et SID avaient déjà fermé en 1981, 1984 et 1997^[25].

La production de puces au Brésil se concentre aujourd'hui sur l'assemblage, l'étape finale au cours de laquelle les puces finies sont découpées dans la tranche de silicium, le disque mince sur lequel de nombreuses puces sont fabriquées ensemble, et scellées dans des boîtiers de protection. Cinq groupes d'assemblage opèrent dans le pays, principalement pour les puces mémoire utilisées dans les ordinateurs et les téléphones^[25]. Une étude de 2015 de la banque nationale de développement, la BNDES, décrivait le Brésil comme l'une des rares grandes économies sans fabrication locale de puces et enregistrait un déficit commercial des semi-conducteurs, le montant par lequel les importations dépassent les exportations, qui est passé de moins de 500 millions de dollars américains en 1992 à environ 5 milliards de dollars américains par an en 2013 et 2014^[26].

SIX Semicondutores, plus tard renommée Unitec, fut la plus grande tentative privée de fabrique de puces. Elle était située à Ribeirão das Neves, Minas Gerais, et fut conçue en 2005 avec Eike Batista parmi ses fondateurs. Elle a reçu environ 1,2 milliard de R$ de la BNDES, de la banque de développement du Minas Gerais (BDMG) et de partenaires privés, et IBM détenait 18,8 % de l'entreprise et fournissait sa technologie^[27]. Les banques publiques ont suspendu le crédit en 2015, la baisse de la valeur du real a augmenté le coût des équipements importés, et IBM a quitté en 2019 après avoir vendu sa propre activité de fabrication de puces^[27]. L'usine n'a jamais produit de puce commerciale. Elle est entrée en redressement judiciaire, une restructuration de ses dettes supervisée par un tribunal, avec une dette d'environ 600 millions de R$^[27].

Le programme CI-Brasil, créé en 2005, a formé plus de 1 000 concepteurs de puces dans trois centres avant que son financement ne s'épuise en 2019^[25]. Le programme national de microélectronique de 2002 a atteint 20 entreprises de conception, et 7 d'entre elles subsistaient en 2023^[25]. En janvier 2021, le président Jair Bolsonaro a émis deux vetoes qui ont supprimé des articles de la loi complémentaire 177. Un article interdisait le blocage de fonds dans le FNDCT, le fonds national pour la science, et l'autre reportait les fonds inutilisés de 2020 sur 2021, laissant 4,2 milliards de R$ du fonds bloqués^[28].

CEITEC a failli fermer. Le décret 10.578 du 16 décembre 2020 a autorisé sa dissolution, sur recommandation du conseil du programme de partenariats d'investissement^[17]. Le gouvernement a donné trois raisons : des transferts fédéraux d'au moins 50 millions de R$ par an pour couvrir les déficits d'exploitation, des pertes de 23,9 millions à 49,6 millions de R$ par an entre 2015 et 2017, et l'absence d'acheteur^[17,23]. La Cour fédérale des comptes (TCU) a suspendu le processus le 1er septembre 2021, après avoir constaté des faiblesses insurmontables dans la justification, notamment qu'elle ignorait la perte d'investissement public et de connaissances accumulées^[18]. Le décret 11.768 du 6 novembre 2023 a annulé la dissolution^[19]. En décembre 2024, le MCTI a approuvé 220 millions de R$ du fonds national pour la science (FNDCT) pour convertir l'usine en puces de puissance en carbure de silicium, qui sont utilisées dans les onduleurs solaires et les véhicules électriques^[20]. Le budget fédéral de 2025 a accordé 60 millions de R$ à CEITEC, et son président, Augusto Gadelha, a déclaré que la conversion nécessitait plusieurs centaines de millions et serait retardée^[29]. En mai 2026, le MCTI a négocié un partenariat entre CEITEC et Global Power Technology, une entreprise chinoise, pour cette production^[21].

En octobre 2026, l'Institut Eldorado de Campinas a lancé un projet national visant à concevoir un processeur d'intelligence artificielle sur l'architecture RISC-V. L'Université d'État de Campinas (Unicamp) le dirige avec eux, et le Centre de technologie de l'information Renato Archer s'est joint^[30]. Le ministère des Sciences, de la Technologie et de l'Innovation a engagé 50 millions de reais pour la première année via le FNDCT, la BNDES et la FINEP, et environ 75 millions supplémentaires sont prévus pour les étapes ultérieures^[30]. La conception est un accélérateur matriciel : plusieurs puces combinées sur une seule carte qui exécutent les calculs arithmétiques requis par les modèles d'IA. Il cible des charges de travail spécialisées telles que la génération d'images plutôt que l'entraînement de modèles de langage généraux^[30].

Le projet poursuit la ligne de travail décrite dans cet article. BlueMacaw a prouvé qu'un consortium brésilien peut mener un jeu d'instructions ouvert jusqu'au silicium fonctionnel, et l'accélérateur applique la même ouverture au calcul haute performance. Le motif est économique : le Brésil importe environ 8 milliards de dollars de semi-conducteurs chaque année, et un accélérateur national garde une partie de ces dépenses à l'intérieur du pays. Le travail fait partie du Plan brésilien d'intelligence artificielle, le même programme qui est derrière le superordinateur national^[33].

Une puce a besoin de plus que les métaux sur la carte ci-dessus. Les usines de fabrication fonctionnent aussi aux gaz. L'hélium refroidit les wafers pendant le traitement, maintient les chambres exemptes d'air contaminant et détecte les fuites microscopiques, et le néon porte la lumière des lasers qui gravent les motifs dans le silicium. En octobre 2026, le Département de l'énergie des États-Unis a désigné l'hélium comme matériau critique : la fabrication de semi-conducteurs ne peut s'en passer, et l'approvisionnement mondial est concentré dans peu de pays^[34]. Le panneau des ressources naturelles de cette page liste les matériaux et les gaz qui alimentent la production électronique et indique ce que ce pays extrait ou produit sur son propre territoire.

Les marques indiquent la production, pas les gisements. L'Ukraine détient l'une des plus grandes ressources de lithium d'Europe et n'a pas commencé à l'extraire, et le Brésil ne produit aucun hélium, donc tout plan national de fabrication hérite de cette importation. Le néon est le cas le plus frappant : avant 2022, l'Ukraine fournissait environ la moitié du néon de qualité semi-conducteur mondial, et l'invasion a détruit cette production^[35]. Les métaux et les gaz décident ensemble jusqu'où un pays peut bâtir une industrie nationale de puces, et aucun pays ne les détient tous.

La carte de cette page visualise des jeux de données publics. Les principales sources sont listées ci-dessous.