Разработка чипов в Бразилии

В 1971 году Университет Сан-Паулу произвёл первый чип в Латинской Америке^[9]. Полупроводник — это материал, такой как кремний, способностью которого проводить электрический ток можно управлять, и каждый чип изготовлен из него. В 1991 году Закон об информатике (Закон 8.248) предоставил налоговые льготы электронным компаниям, которые инвестируют часть своей выручки в исследования в Бразилии^[3], а в 2007 году Закон 11.484 учредил PADIS — программу поддержки полупроводниковой промышленности^[12]. В 2008 году федеральное правительство основало CEITEC — государственную компанию в Порту-Алегри, которая стала единственной фабрикой чипов в Латинской Америке^[17], используя производственный процесс, лицензированный у немецкой компании X-FAB в декабре 2007 года^[15]. Её самый известный продукт, Chip do Boi, — это радиометка, которая идентифицирует крупный рогатый скот, и это был первый чип, разработанный в Бразилии, который достиг массового производства^[16].

Микроконтроллер — это небольшой компьютер на одном чипе, содержащий процессор, память и соединения с датчиками и другими устройствами, и он встречается внутри бытовой техники, транспортных средств и промышленных машин. BlueMacaw, разработанный под проектным названием u32BR, — это 32-битный микроконтроллер RISC-V, что означает, что его регистры и арифметика работают с числами шириной 32 двоичных разряда, со встроенным Bluetooth Low Energy — беспроводным стандартом для устройств, работающих при малом энергопотреблении^[1]. Пять федеральных университетов разработали его вместе с электронными компаниями: UFSM, UFMG, UnB, UFCG и UFPR. Профессор Жуан Баптиста Мартинс из UFSM и Santa Maria Design House координировал работу, в которой участвовало более 50 человек в течение 30 месяцев и которая получила финансирование через Softex при поддержке Министерства науки, технологий и инноваций (MCTI)^[3,4]. Команда представила его на мероприятии RISC-V Brasil в Кампинасе 14 июня 2024 года^[3], а его официальный сайт открылся в октябре 2025 года^[5].

TSMC изготовила BlueMacaw на Тайване по своему 22-нанометровому процессу^[4,5]. Процесс — это набор производственных этапов, которые использует фабрика чипов, а его размер в нанометрах, миллионных долях миллиметра, указывает, насколько маленькими могут быть транзисторы, что определяет, сколько их помещается на чипе и сколько энергии они потребляют. Процессор работает на частоте 200 МГц, то есть 200 миллионов тактов в секунду, и имеет 4-ступенчатый конвейер — конструкцию, которая поддерживает четыре инструкции в работе одновременно, каждую на своей стадии выборки и выполнения. Он имеет 32 КБ памяти для инструкций и 32 КБ для данных, где КБ — это 1024 байта, а байт — это группа из 8 битов. Тактирование с отключением, которое останавливает тактовый сигнал в частях чипа, которые простаивают, и режим сохранения, который сохраняет содержимое памяти, пока остальная часть чипа спит, снижают потребляемую им энергию^[1].

RISC-V организован как базовый набор инструкций плюс необязательные расширения — группы дополнительных инструкций, которые разработчик чипа может включить или опустить. BlueMacaw реализует RV32IC^[1]. Буква I обозначает базовый набор целочисленных инструкций, таких как add, slli и beq, а буква C обозначает сжатое расширение, которое добавляет 16-битные версии распространённых инструкций, чтобы программы занимали меньше памяти. BlueMacaw опускает расширение M, которое предоставляет mul и div. Симулятор на этом сайте реализует RV32IM и принимает mul, но программа, скомпилированная для BlueMacaw, не имеет доступной инструкции умножения, поэтому компилятор заменяет каждое умножение вызовом короткой подпрограммы, которая достигает того же результата с помощью сдвигов и сложений из базового набора.

 # Умножь 6 на 7, используя только базовые инструкции RV32I.
li   a0, 6 # число, которое умножается, удваивается на каждом проходе
li   a1, 7 # множитель, считываемый с его младшего бита
li   a2, 0 # текущая сумма
loop:
  beqz a1, done # остановись, когда множитель достигнет 0
  andi t0, a1, 1 # выдели младший бит
  beqz t0, skip # пропусти сложение, когда этот бит равен 0
  add  a2, a2, a0 # прибавь текущее удвоенное значение
skip:
  slli a0, a0, 1 # удвой число, которое умножается
  srli a1, a1, 1 # сдвинь множитель вправо, чтобы открыть его следующий бит
  j    loop
done:
  mv   a0, a2 # перемести результат в a0 для вывода
  li   a7, 1 # сервис 1 = вывести целое число
  ecall
  li   a7, 10 # сервис 10 = выход
  ecall

Программа умножает два числа так же, как работает длинное умножение на бумаге, но использует двоичные цифры вместо десятичных. Множитель 7 — это 111 в двоичной системе. Цикл использует andi для чтения младшего бита множителя, и когда этот бит равен 1, он добавляет текущее значение другого числа к накопленной сумме. Затем slli удваивает другое число, а srli сдвигает множитель вправо, чтобы следующий проход прочитал следующий бит. Цикл завершается, когда множитель достигает 0, и программа выводит 42. На чипе без расширения M каждый бит множителя стоит нескольких инструкций, что делает процессор меньше и снижает его энергопотребление.

Лаборатория компиляторов в UFMG под руководством профессора Фернанду Перейры написала комплект разработки программного обеспечения (SDK) BlueMacaw — пакет инструментов и кода, который программист устанавливает, чтобы писать программы для чипа^[3]. Его компилятор — это GCC, широко используемый свободный компилятор, который переводит C и C++ в машинный код, настроенный для RISC-V. Комплект также содержит ассемблер, который переводит ассемблер в машинный код, компоновщик, который объединяет переведённые части в одну программу, и отладчик GDB, который подключается к чипу через инструмент под названием OpenOCD. Программы работают на голом железе, непосредственно на аппаратуре без операционной системы под ними, а комплект предоставляет код запуска, который подготавливает чип, распределение памяти и драйверы для периферийных устройств — встроенных схем для таймеров, последовательной связи, аналогового ввода и Bluetooth^[2].

В Федеральном университете Риу-Гранди-ду-Сул (UFRGS) Андерсон И. Силва, Алтамиру Сузин, Фернанда Л. Кастенсмидт, Антониу Карлус С. Бек и Жозе Родригу Азамбужа разработали NoX — 32-битное ядро RISC-V, часть чипа, которая выполняет инструкции, и выпустили его дизайн как открытый исходный код, чтобы любой мог его читать, использовать и изменять. NoX имеет 4-ступенчатый конвейер и предназначен для чипов, которые объединяют несколько небольших ядер в устройствах на периферии сети, таких как датчики, которые обрабатывают данные там, где они их собирают. Он был представлен на SBCCI 2024 — бразильском симпозиуме по проектированию интегральных схем и систем^[6].

15 марта 2024 года Instituto Eldorado в Кампинасе и исследователи из Unicamp подписали соглашение с Барселонским суперкомпьютерным центром о создании ускорителя матричного умножения внутри процессора RISC-V в рамках программы PPI-Softex при поддержке MCTI^[7]. Ускоритель — это схема, предназначенная для одного вида вычислений, а матричное умножение — это вычисление, которое модели искусственного интеллекта выполняют чаще всего. В августе 2025 года правительство описало национальный суперкомпьютер для Национальной лаборатории научных вычислений (LNCC), часть Бразильского плана по искусственному интеллекту (PBIA), с примерно 5000 графических процессоров на первом этапе и ускорителем и процессором RISC-V от Unicamp, Барселонского центра и Eldorado на более позднем этапе^[8].

RISC-V International — это организация, которая поддерживает спецификации RISC-V, документы, определяющие каждую инструкцию. В феврале 2024 года Бразилия присоединилась в качестве Премьер-Участника, высшего уровня членства организации, с местом, занимаемым MCTI^[9]. Alessandro Campos, генеральный координатор MCTI по полупроводниковым технологиям, занимает место в Совете директоров^[11], а профессор Guido Araujo из Unicamp представляет MCTI в Техническом руководящем комитете, группе, которая голосует за новые расширения и изменения в спецификациях^[10].

Brasil Semicon, созданный законом 14.968 11 сентября 2024 года, расширяет Закон об информатике и налоговые льготы PADIS до 2029 года и делает проектирование чипов, исследования, производство дисплеев и солнечных панелей, а также обучение специалистов доступными вместе с производством чипов^[12].

Национальная программа микроэлектроники обучает разработчиков чипов через CI Inovador, резиденцию, координированную Softex, в которой участники получают ежемесячную стипендию в размере R$5,000 во время обучения и работы над схемотехникой^[14,22]. В июне 2026 года аспирантская программа по электротехнике в UFSM создала исследовательскую линию в области микроэлектроники и интегрированных электронных систем, с местами для магистрантов и докторов в группе, возглавляющей BlueMacaw^[13].

Бразилия проектирует чипы при текущих размерах, но не имеет завода, способного их производить. Процесс CEITEC работает на 0,6 микрометра, или 600 нанометров, примерно в 27 раз больше 22 нанометров, используемых для BlueMacaw, поэтому бразильские разработки, такие как BlueMacaw, производятся за рубежом^[5,15]. Chip do Boi также достиг массового производства на заводах X-FAB в Германии и США, в то время как CEITEC изготавливал прототипы и малые объёмы в Порту-Алегри^[15,16].

Национальная политика информатики, Закон 7.232 от 1984 года, зарезервировала внутренний рынок компьютеров для компаний с бразильским капиталом на восемь лет^[24]. Когда в 1992 году резервирование закончилось и рынок открылся для импорта, многие из защищённых компаний не смогли конкурировать с иностранными производителями и закрылись или были куплены, часто транснациональными компаниями^[24]. Полупроводниковые заводы Transit, Philco и SID уже закрылись в 1981, 1984 и 1997 годах^[25].

Производство чипов в Бразилии сегодня сосредоточено на упаковке — заключительном этапе, на котором готовые чипы вырезаются из кремниевой пластины, тонкого диска, на котором вместе изготавливается множество чипов, и герметизируются в защитных корпусах. В стране действуют пять упаковочных групп, в основном для чипов памяти, используемых в компьютерах и телефонах^[25]. В исследовании 2015 года, проведённом национальным банком развития BNDES, Бразилия была описана как одна из немногих крупных экономик без местного производства чипов, и был зафиксирован дефицит торговли полупроводниками — сумма, на которую импорт превышает экспорт, — который вырос с менее чем 500 миллионов долларов США в 1992 году до примерно 5 миллиардов долларов США в год в 2013 и 2014 годах^[26].

SIX Semicondutores, позже переименованная в Unitec, была крупнейшей частной попыткой создания фабрики чипов. Она находилась в Рибейран-дас-Невис, Минас-Жерайс, и была задумана в 2005 году, среди её основателей был Эйке Батиста. Она получила около 1,2 млрд реалов от BNDES, банка развития Минас-Жерайс (BDMG) и частных партнёров, а IBM владела 18,8% компании и поставляла её технологию^[27]. Государственные банки приостановили кредитование в 2015 году, падение стоимости реала повысило стоимость импортного оборудования, а IBM ушла в 2019 году после продажи собственного бизнеса по производству чипов^[27]. Завод так и не произвёл коммерческий чип. Он вступил в судебную реорганизацию, контролируемую судом реструктуризацию долгов, задолжав около 600 млн реалов^[27].

Программа CI-Brasil, созданная в 2005 году, обучила более 1000 разработчиков чипов в трёх центрах, прежде чем её финансирование закончилось в 2019 году^[25]. Национальная программа микроэлектроники 2002 года выросла до 20 проектных компаний, и 7 из них остались в 2023 году^[25]. В январе 2021 года президент Жаир Болсонару издал два вето, которые удалили статьи Дополнительного закона 177. Одна статья запрещала блокировать деньги в FNDCT, национальном научном фонде, а другая переносила неиспользованные средства 2020 года на 2021 год, оставив 4,2 млрд реалов фонда заблокированными^[28].

CEITEC почти закрыли. Указ 10.578 от 16 декабря 2020 года разрешил его роспуск по рекомендации совета Программы инвестиционных партнёрств^[17]. Правительство привело три причины: федеральные трансферты в размере не менее 50 млн реалов в год для покрытия операционных дефицитов, убытки от 23,9 млн до 49,6 млн реалов в год в период с 2015 по 2017 год и отсутствие покупателя^[17,23]. Федеральный суд аудита (TCU) приостановил процесс 1 сентября 2021 года, обнаружив непреодолимые слабости в обосновании, среди которых то, что оно игнорировало потерю государственных инвестиций и накопленных знаний^[18]. Указ 11.768 от 6 ноября 2023 года отменил роспуск^[19]. В декабре 2024 года MCTI одобрило 220 млн реалов из национального научного фонда (FNDCT) на переоборудование завода под силовые чипы из карбида кремния, которые используются в солнечных инверторах и электромобилях^[20]. Федеральный бюджет 2025 года выделил CEITEC 60 млн реалов, и его президент Аугусто Гаделья заявил, что переоборудование требует нескольких сотен миллионов и будет отложено^[29]. В мае 2026 года MCTI организовало партнёрство между CEITEC и Global Power Technology, китайской компанией, для этого производства^[21].

В октябре 2026 года Институт Эльдорадо в Кампинасе начал национальный проект по разработке процессора искусственного интеллекта на архитектуре RISC-V. Государственный университет Кампинаса (Unicamp) руководит им вместе с ними, а к проекту присоединился Информационно-технологический центр Ренато Арчера^[30]. Министерство науки, технологий и инноваций выделило 50 миллионов реалов на первый год через FNDCT, BNDES и FINEP, а на последующие этапы планируется ещё около 75 миллионов^[30]. Разработка представляет собой матричный ускоритель: несколько чипов, объединённых на одной плате, выполняют арифметические операции, необходимые моделям ИИ. Он ориентирован на специализированные задачи, такие как генерация изображений, а не на обучение универсальных языковых моделей^[30].

Проект продолжает направление работы, описанное в этой статье. BlueMacaw доказал, что бразильский консорциум способен довести открытый набор инструкций до работающего кремния, и ускоритель применяет ту же открытость к высокопроизводительным вычислениям. Мотив экономический: Бразилия ежегодно импортирует полупроводники примерно на 8 миллиардов долларов, и отечественный ускоритель удерживает часть этих расходов внутри страны. Работа является частью Бразильского плана по искусственному интеллекту, той же программы, что стоит за национальным суперкомпьютером^[33].

Чипу нужно больше, чем металлы на карте выше. Производственные предприятия также работают на газах. Гелий охлаждает пластины во время обработки, поддерживает камеры свободными от загрязняющего воздуха и обнаруживает микроскопические утечки, а неон несёт свет лазеров, которые вытравливают узоры в кремнии. В октябре 2026 года Министерство энергетики США признало гелий критическим материалом: производство полупроводников не может без него обойтись, а мировые поставки сосредоточены в немногих странах^[34]. Панель природных ресурсов на этой странице перечисляет материалы и газы, питающие производство электроники, и отмечает то, что эта страна добывает или производит на своей территории.

Отметки показывают производство, а не месторождения. Украина обладает одними из крупнейших запасов лития в Европе и не начала его добычу, а Бразилия вообще не производит гелий, поэтому любой национальный план производства наследует этот импорт. Неон — самый яркий случай: до 2022 года Украина поставляла около половины мирового неона полупроводникового качества, и вторжение уничтожило это производство^[35]. Металлы и газы вместе определяют, насколько далеко страна может построить отечественную полупроводниковую промышленность, и ни одна страна не обладает ими всеми.

Карта на этой странице визуализирует публичные наборы данных. Основные источники перечислены ниже.