Розробка чипів у Бразилії

У 1971 році Університет Сан-Паулу виготовив перший чип у Латинській Америці^[9]. Напівпровідник — це матеріал, такий як кремній, здатність якого проводити електричний струм можна контролювати, і кожен чип виготовляється з нього. У 1991 році Закон про інформатику (Закон 8.248) надав податкові пільги електронним компаніям, які інвестують частину свого доходу в дослідження в Бразилії^[3], а в 2007 році Закон 11.484 заснував PADIS, програму підтримки напівпровідникової промисловості^[12]. У 2008 році федеральний уряд заснував CEITEC, державну компанію в Порту-Алегрі, яка стала єдиною фабрикою чипів у Латинській Америці^[17], використовуючи виробничий процес, ліцензований у німецької компанії X-FAB у грудні 2007 року^[15]. Її найвідоміший продукт, Chip do Boi, — це радіо-мітка, яка ідентифікує велику рогату худобу, і це був перший чип, розроблений у Бразилії, який досяг масового виробництва^[16].

Мікроконтролер — це невеликий комп'ютер на одному чипі, що містить процесор, пам'ять і з'єднання з датчиками та іншими пристроями, і він зустрічається всередині побутових приладів, транспортних засобів та промислових машин. BlueMacaw, розроблений під назвою проєкту u32BR, — це 32-бітний мікроконтролер RISC-V, що означає, що його регістри та арифметика працюють з числами шириною 32 двійкові цифри, з вбудованим Bluetooth Low Energy, бездротовим стандартом для пристроїв, які працюють на малій потужності^[1]. П'ять федеральних університетів розробили його разом з електронними компаніями: UFSM, UFMG, UnB, UFCG та UFPR. Професор Жуан Баптіста Мартінс з UFSM та Santa Maria Design House координували роботу, в якій брали участь понад 50 осіб протягом 30 місяців і яка отримала фінансування через Softex за підтримки Міністерства науки, технологій та інновацій (MCTI)^[3,4]. Команда представила його на заході RISC-V Brasil у Кампінасі 14 червня 2024 року^[3], а його офіційний сайт відкрився в жовтні 2025 року^[5].

TSMC виготовила BlueMacaw на Тайвані за своїм 22-нанометровим процесом^[4,5]. Процес — це набір виробничих кроків, які використовує фабрика чипів, а його розмір у нанометрах, мільйонних частках міліметра, вказує, наскільки малими можуть бути транзистори, що визначає, скільки їх вміщується на чипі та скільки енергії вони споживають. Процесор працює на частоті 200 МГц, тобто 200 мільйонів тактових циклів за секунду, і має 4-ступеневий конвеєр — конструкцію, яка підтримує чотири інструкції в процесі виконання одночасно, кожну на різній стадії вибірки та виконання. Він має 32 КБ пам'яті для інструкцій і 32 КБ для даних, де КБ — це 1024 байти, а байт — це група з 8 бітів. Тактування з відключенням, яке зупиняє тактовий сигнал у частинах чипа, що простоюють, і режим збереження, який зберігає вміст пам'яті, поки решта чипа спить, зменшують споживану ним потужність^[1].

RISC-V організовано як базовий набір інструкцій плюс необов'язкові розширення — групи додаткових інструкцій, які розробник чипа може включити або пропустити. BlueMacaw реалізує RV32IC^[1]. Літера I означає базовий набір цілочисельних інструкцій, таких як add, slli та beq, а літера C означає стиснене розширення, яке додає 16-бітні версії поширених інструкцій, щоб програми займали менше пам'яті. BlueMacaw пропускає розширення M, яке надає mul та div. Симулятор на цьому сайті реалізує RV32IM і приймає mul, але програма, скомпільована для BlueMacaw, не має доступної інструкції множення, тому компілятор замінює кожне множення викликом короткої підпрограми, яка досягає того самого результату за допомогою зсувів і додавань з базового набору.

 # Помнож 6 на 7, використовуючи лише базові інструкції RV32I.
li   a0, 6 # число, яке множиться, подвоюється на кожному проході
li   a1, 7 # множник, який зчитується з його найнижчого біта
li   a2, 0 # поточна сума
loop:
  beqz a1, done # зупинися, коли множник досягне 0
  andi t0, a1, 1 # виділи найнижчий біт
  beqz t0, skip # пропусти додавання, коли цей біт дорівнює 0
  add  a2, a2, a0 # додай поточне подвоєне значення
skip:
  slli a0, a0, 1 # подвой число, яке множиться
  srli a1, a1, 1 # зсув множник праворуч, щоб відкрити його наступний біт
  j    loop
done:
  mv   a0, a2 # перемісти результат у a0 для виведення
  li   a7, 1 # сервіс 1 = вивести ціле число
  ecall
  li   a7, 10 # сервіс 10 = вихід
  ecall

Програма множить два числа так само, як працює довге множення на папері, але використовує двійкові цифри замість десяткових. Множник 7 — це 111 у двійковій системі. Цикл використовує andi для читання найнижчого біта множника, і коли цей біт дорівнює 1, він додає поточне значення іншого числа до накопиченої суми. slli потім подвоює інше число, а srli зсуває множник праворуч, щоб наступний прохід прочитав наступний біт. Цикл завершується, коли множник досягає 0, і програма виводить 42. На чипі без розширення M кожен біт множника коштує кількох інструкцій, що робить процесор меншим і зменшує його енергоспоживання.

Лабораторія компіляторів в UFMG, яку координує професор Фернанду Перейра, написала комплект розробки програмного забезпечення (SDK) BlueMacaw — пакет інструментів і коду, який програміст встановлює, щоб писати програми для чипа^[3]. Його компілятор — це GCC, широко використовуваний безкоштовний компілятор, який перекладає C і C++ у машинний код, налаштований для RISC-V. Комплект також містить асемблер, який перекладає асемблер у машинний код, компонувальник, який об'єднує перекладені частини в одну програму, і налагоджувач GDB, який з'єднується з чипом через інструмент під назвою OpenOCD. Програми працюють на голому металі, безпосередньо на апаратному забезпеченні без операційної системи під ним, і комплект надає код запуску, який готує чип, розподіл пам'яті та драйвери для периферійних пристроїв — вбудованих схем для таймерів, послідовного зв'язку, аналогового входу та Bluetooth^[2].

У Федеральному університеті Ріу-Гранді-ду-Сул (UFRGS) Андерсон І. Сілва, Алтаміру Сусін, Фернанда Л. Кастенсмідт, Антоніу Карлус С. Бек і Жозе Родрігу Азамбужа розробили NoX — 32-бітне ядро RISC-V, частину чипа, яка виконує інструкції, і випустили його дизайн як відкритий код, щоб будь-хто міг читати, використовувати та змінювати його. NoX має 4-ступеневий конвеєр і призначений для чипів, які поєднують кілька малих ядер у пристроях на периферії мережі, таких як датчики, що обробляють дані там, де вони їх збирають. Його було представлено на SBCCI 2024, бразильському симпозіумі з проєктування інтегральних схем і систем^[6].

15 березня 2024 року Instituto Eldorado у Кампінасі та дослідники з Unicamp підписали угоду з Барселонським центром суперкомп'ютерів про створення прискорювача множення матриць усередині процесора RISC-V, у рамках програми PPI-Softex за підтримки MCTI^[7]. Прискорювач — це схема, призначена для одного виду обчислень, а множення матриць — це обчислення, яке найчастіше виконують моделі штучного інтелекту. У серпні 2025 року уряд описав національний суперкомп'ютер для Національної лабораторії наукових обчислень (LNCC), частину Бразильського плану штучного інтелекту (PBIA), з приблизно 5000 графічних процесорів спочатку та прискорювачем і процесором RISC-V від Unicamp, Барселонського центру та Eldorado на пізнішому етапі^[8].

RISC-V International є організацією, яка підтримує специфікації RISC-V, документи, що визначають кожну інструкцію. У лютому 2024 року Бразилія приєдналася як Преміум-учасник, найвищий рівень членства в організації, місце якого зайнято MCTI^[9]. Альесандро Кампос, загальний координатор мікросхемних технологій MCTI, перебуває в Раді директорів^[11], а професор Гуїдо Арауґо з Unicamp представляє MCTI в Технічному керівному комітеті, групі, яка голосує за нові розширення та зміни в специфікаціях^[10].

Brasil Semicon, створений Законом 14.968 11 вересня 2024 року, розширює Закон про інформатику та податкові пільги PADIS до 2029 року і робить проектування чіпів, дослідження, дисплей та виробництво сонячних панелей, а також підготовку спеціалістів придатними порядку з виробництвом чіпів^[12].

Національна програма мікроелектроніки готує розробників чипів через CI Inovador, резидентуру, яку координує Softex, де учасники отримують щомісячну стипендію в розмірі 5 000 реалів, одночасно навчаючись і працюючи над проєктуванням схем^[14,22]. У червні 2026 року аспірантська програма з електротехніки в UFSM створила науковий напрям з мікроелектроніки та інтегрованих електронних систем із місцями для магістрів і докторантів у групі, яка очолює BlueMacaw^[13].

Бразилія розробляє чипи за сучасних розмірів, але не має фабрики, здатної їх виготовляти. Процес CEITEC працює на 0,6 мікрометра, або 600 нанометрів, що приблизно у 27 разів більше за 22 нанометри, використовувані для BlueMacaw, тож бразильські розробки, як-от BlueMacaw, виготовляються за кордоном^[5,15]. Chip do Boi також досяг масового виробництва на заводах X-FAB у Німеччині та Сполучених Штатах, тоді як CEITEC виготовляв прототипи та малі обсяги в Порту-Алегрі^[15,16].

Національна політика інформатики, Закон 7.232 від 1984 року, зарезервувала внутрішній ринок комп'ютерів для компаній з бразильським капіталом на вісім років^[24]. Коли резервування закінчилося в 1992 році й ринок відкрився для імпорту, багато захищених компаній не змогли конкурувати з іноземними виробниками та закрилися або були куплені, часто транснаціональними компаніями^[24]. Напівпровідникові заводи Transit, Philco та SID вже закрилися в 1981, 1984 та 1997 роках^[25].

Виробництво чипів у Бразилії сьогодні зосереджене на пакуванні — завершальному етапі, на якому готові чипи вирізають із кремнієвої пластини, тонкого диска, на якому разом виготовляють багато чипів, і запечатують у захисні корпуси. У країні працюють п'ять пакувальних груп, переважно для чипів пам'яті, що використовуються в комп'ютерах і телефонах^[25]. Дослідження 2015 року, проведене національним банком розвитку BNDES, описало Бразилію як одну з небагатьох великих економік без місцевого виробництва чипів і зафіксувало дефіцит торгівлі напівпровідниками — суму, на яку імпорт перевищує експорт, — який зріс із менш ніж 500 мільйонів доларів США у 1992 році до близько 5 мільярдів доларів США на рік у 2013 і 2014 роках^[26].

SIX Semicondutores, згодом перейменована на Unitec, була найбільшою приватною спробою створити фабрику чипів. Вона розташовувалася в Рибейран-дас-Невіс, Мінас-Жерайс, і була задумана в 2005 році, серед її засновників був Ейке Батіста. Вона отримала близько 1,2 млрд реалів від BNDES, банку розвитку Мінас-Жерайс (BDMG) та приватних партнерів, а IBM володіла 18,8% компанії та постачала її технологію^[27]. Державні банки призупинили кредитування в 2015 році, падіння вартості реала підвищило вартість імпортного обладнання, а IBM пішла в 2019 році після продажу власного бізнесу з виробництва чипів^[27]. Завод так і не виробив комерційний чип. Він вступив у судову реструктуризацію, контрольовану судом реструктуризацію боргів, заборгувавши близько 600 млн реалів^[27].

Програма CI-Brasil, створена в 2005 році, навчила понад 1000 розробників чипів у трьох центрах, перш ніж її фінансування закінчилося в 2019 році^[25]. Національна програма мікроелектроніки 2002 року виросла до 20 проєктних компаній, і 7 з них залишилися в 2023 році^[25]. У січні 2021 року президент Жаїр Болсонару видав два вето, які видалили статті Додаткового закону 177. Одна стаття забороняла блокувати гроші в FNDCT, національному науковому фонді, а інша переносила невикористані кошти 2020 року на 2021 рік, залишивши 4,2 млрд реалів фонду заблокованими^[28].

CEITEC майже закрили. Указ 10.578 від 16 грудня 2020 року дозволив його розпуск за рекомендацією ради Програми інвестиційних партнерств^[17]. Уряд навів три причини: федеральні трансферти щонайменше R$50 мільйонів на рік для покриття операційних дефіцитів, збитки від R$23,9 мільйона до R$49,6 мільйона на рік між 2015 і 2017 роками та відсутність покупця^[17,23]. Федеральний суд аудиту (TCU) зупинив процес 1 вересня 2021 року, виявивши непереборні слабкості в обґрунтуванні, серед яких те, що воно ігнорувало втрату державних інвестицій і накопичених знань^[18]. Указ 11.768 від 6 листопада 2023 року скасував розпуск^[19]. У грудні 2024 року MCTI затвердило R$220 мільйонів із національного наукового фонду (FNDCT) на переобладнання заводу для виробництва силових чіпів із карбіду кремнію, які використовуються в сонячних інверторах та електромобілях^[20]. Федеральний бюджет 2025 року виділив CEITEC R$60 мільйонів, а його президент Аугусто Гаделья сказав, що переобладнання потребує кількох сотень мільйонів і буде відкладено^[29]. У травні 2026 року MCTI організувало партнерство між CEITEC і Global Power Technology, китайською компанією, для цього виробництва^[21].

У жовтні 2026 року Інститут Ельдорадо в Кампінасі розпочав національний проєкт з розробки процесора штучного інтелекту на архітектурі RISC-V. Державний університет Кампінаса (Unicamp) керує ним разом із ними, а до проєкту долучився Інформаційно-технологічний центр Ренато Арчера^[30]. Міністерство науки, технологій та інновацій виділило 50 мільйонів реалів на перший рік через FNDCT, BNDES і FINEP, а на наступні етапи планується ще близько 75 мільйонів^[30]. Розробка є матричним прискорювачем: кілька чипів, об'єднаних на одній платі, виконують арифметичні операції, потрібні моделям ШІ. Він орієнтований на спеціалізовані навантаження, як-от генерація зображень, а не на навчання універсальних мовних моделей^[30].

Проєкт продовжує напрям роботи, описаний у цій статті. BlueMacaw довів, що бразильський консорціум здатен довести відкритий набір інструкцій до працюючого кремнію, і прискорювач застосовує ту саму відкритість до високопродуктивних обчислень. Мотив економічний: Бразилія щороку імпортує напівпровідники приблизно на 8 мільярдів доларів, і вітчизняний прискорювач утримує частину цих витрат усередині країни. Робота є частиною Бразильського плану зі штучного інтелекту, тієї самої програми, що стоїть за національним суперкомп'ютером^[33].

Чипу потрібно більше, ніж метали на карті вище. Виробничі підприємства також працюють на газах. Гелій охолоджує пластини під час обробки, підтримує камери вільними від забруднювального повітря та виявляє мікроскопічні витоки, а неон несе світло лазерів, які витравлюють візерунки в кремнії. У жовтні 2026 року Міністерство енергетики США визнало гелій критичним матеріалом: виробництво напівпровідників не може без нього обійтися, а світові поставки зосереджені в небагатьох країнах^[34]. Панель природних ресурсів на цій сторінці перелічує матеріали й гази, що живлять виробництво електроніки, і позначає те, що ця країна видобуває або виробляє на власній території.

Позначки показують виробництво, а не родовища. Україна має одні з найбільших запасів літію в Європі й не почала його видобуток, а Бразилія взагалі не виробляє гелій, тож будь-який національний план виробництва успадковує цей імпорт. Неон — найяскравіший випадок: до 2022 року Україна постачала близько половини світового неону напівпровідникової якості, і вторгнення знищило це виробництво^[35]. Метали й гази разом визначають, наскільки далеко країна може збудувати вітчизняну напівпровідникову промисловість, і жодна країна не володіє ними всіма.

Карта на цій сторінці візуалізує публічні набори даних. Основні джерела перелічено нижче.