Tecnologia do Hacker Fab
(docs.hackerfab.org)- Para reduzir a barreira de acesso a equipamentos caros de nanofabricação, o Hacker Fab é um projeto que busca construir ferramentas DIY de nanofabricação e um fab open source replicável
- Em março de 2026, 7 Hacker Fabs já haviam sido estabelecidos, e as ferramentas centrais do fab, bem como o desenvolvimento de dispositivos e processos com elas, foram documentados, criando uma base para expansão
- É possível contribuir sem construir um fab completo, e mesmo sem experiência prévia em nanofabricação é possível participar de documentação, revisões e trabalho em projetos via Discord e Gitbook/GitHub
- O site de documentação reúne os materiais necessários para transformar uma sala vazia em um espaço de fabricação de ICs simples em poucos meses, e orienta a acompanhar o progresso mais recente no Discord
- A licença combina hardware em CERN-OHL-W, software em MPL v2.0 e documentação em CC BY-SA 4.0, podendo haver arquivos NOTICE adicionais conforme a origem das contribuições
Objetivo e estado atual do Hacker Fab
- O Hacker Fab é um projeto para criar versões DIY de todas as ferramentas de nanofabricação e publicá-las como hardware open source colaborativo
- Laboratórios de nanofabricação têm alto custo e grandes barreiras de acesso, de modo que até estudantes de STEM em instituições de prestígio podem ter dificuldade para usar os equipamentos com liberdade
- A iniciativa parte da ideia de que, se os chips movem o mundo, o acesso às ferramentas que fabricam chips também precisa ser mais amplo
- O que se precisa são ferramentas de nanofabricação baratas, open source e facilmente replicáveis, além de laboratórios reais no mundo todo para construí-las e usá-las
- Situação em março de 2026:
- 7 Hacker Fabs foram estabelecidos
- Outros Hacker Fabs também estão em andamento
- Várias ferramentas centrais de fab open source foram construídas, documentadas e replicadas
- O desenvolvimento de dispositivos e processos feitos com essas ferramentas também foi documentado
- O projeto é operado por uma comunidade distribuída de colaboradores e só pode crescer com mais participação
Formas de contribuir e operação da documentação
- A comunicação acontece no Discord
- É possível contribuir sem montar um fab completo, e mesmo sem experiência prévia em nanofabricação dá para assumir tarefas significativas
- Fluxo para adicionar trabalho ao Gitbook:
- clicar no botão “contribute”
- para projetos novos, criar uma nova página; para trabalhos existentes, editar ou complementar a página correspondente
- documentos de trabalho como os do Google Docs podem ser baixados como arquivo
.htmlcompactado, que pode ser importado diretamente para uma nova página do Gitbook, preservando a maior parte do conteúdo e da formatação - enviar um merge request e selecionar Jay Kunselman e Alexander Hakim como revisores
- receber uma mensagem de aprovação ou um pedido de alterações
- O site de documentação é o lar dos documentos compartilhados e tem como objetivo oferecer material suficiente para transformar uma sala vazia em um espaço de fabricação de ICs simples em poucos meses
- Muitas páginas ainda estão em andamento, e anotações de progresso de colaboradores individuais podem estar no Google Drive, Notion ou outras ferramentas
- o link para essas anotações pode ser visto no topo de cada página
- essas anotações são migradas para o Gitbook o mais rápido possível
- É possível enviar solicitações de alteração com uma conta gratuita do Gitbook, e todo o material está no GitHub, com formatação mais amigável no Gitbook
- Também é possível contribuir diretamente via GitHub
Ferramentas de fabricação do toolkit do fab e custos
- Ferramentas relacionadas a padronização, deposição e processamento:
- Lithography Stepper V2: custo de montagem de US$ 3.015, SOP disponível, Carnegie Mellon
- Vacuum Spin Coater V1: custo de montagem de US$ 200, SOP disponível, Carnegie Mellon
- RF Sputtering Chamber: montagem da chamber + magnetron por US$ 1.000, montagem da power supply por US$ 1.000, compra de componentes para dual gas supply por US$ 5.000, compra de pumping system + gauge por US$ 11.400, Carnegie Mellon
- Thermal Evaporator V1: em andamento, custo de montagem de US$ 15.000, SOP disponível, Carnegie Mellon
- Tube Furnace V1: em andamento, custo de montagem de US$ 200, SOP disponível, Projects in Flight
- Plasma Etcher: custo de compra de US$ 17.400, SOP disponível, Plasma Etch PE-25
- Hot Plate: custo de compra de US$ 125
- 3-Axis Piezo Nanopositioner: custo de montagem de US$ 500
- Electroless Plating: custo de montagem de US$ 500
- Ferramentas de validação e medição:
- Probe Station V1: custo de compra de US$ 15.800, SOP disponível
- DIY SMU: custo de compra de US$ 800, SOP disponível
- Optical Spectrometer
- Categorias de materiais químicos:
- Photoresists + Developers
- Dielectrics
- Conductors
- Etchants
- Dopant Sources
Contexto inicial e estrutura de licenças
- O Hacker Fab foi inspirado por Sam Zeloof
- O projeto foi iniciado na Carnegie Mellon University por Elio Bourcart, Alexander Hakim e Sam Zeloof, e o apoio do departamento de ECE da CMU acelerou o crescimento inicial
- O primeiro Hacker Fab @ CMU é atualmente administrado por Matthew Moneck, Tathagata Srimani e Jay Kunselman
- Pilha básica de licenças:
- hardware: CERN-OHL-W
- mesmo que alguém publique arquivos HDL sob CERN-OHL-W, use esses arquivos em um FPGA e distribua o bitstream, não é necessário publicar todo o restante do projeto HDL sob CERN-OHL-W
- software: MPL v2.0
- o copyleft em nível de arquivo da MPL foi projetado para incentivar o compartilhamento de modificações no código, ao mesmo tempo em que permite combiná-lo com código sob outras licenças open source ou proprietárias com restrições mínimas
- documentação: CC BY-SA 4.0
- com atribuição ao autor, é permitido distribuir, remixar, adaptar e desenvolver o material em qualquer meio ou formato, inclusive para uso comercial
- materiais remixados, adaptados ou desenvolvidos devem ser licenciados sob os mesmos termos
- hardware: CERN-OHL-W
1 comentários
Opiniões no Hacker News
Quando a impressão 3D começou a ganhar força, eu esperava que hobbystas pudessem avançar para a fabricação de ICs com larguras de linha grandes
Mesmo que não desse para fazer um processo de 4 nm na garagem, achei que algo em torno de ~10 µm seria possível; mas, ao ler mais sobre fabricação de ICs, até isso passou a parecer um sonho distante
Eu imaginava uma tecnologia moderna elegante, com um laser abrindo sulcos e uma cabeça de impressão depositando interconexões e dopagem com precisão, mas a realidade é muito mais bagunçada
Todas as etapas envolvem produtos químicos perigosos e tóxicos, e uma única partícula de poeira no lugar errado pode desencadear uma sequência de reações com reagentes que dá errado ou causar defeitos físicos
É bom ver trabalho sendo feito aqui para fabricação por hobbystas, mas entre as linhas limpas do Magic e os wafers de silício brilhantes há um enorme abismo dominado não por engenheiros eletricistas ou engenheiros de software, mas por cientistas de materiais
Um ano antes de eu cursar VLSI, minha universidade vendeu todos os equipamentos de fabricação para outra universidade, e essa disciplina originalmente tinha um laboratório prático
Eu discordaria de chamar fabricação de IC de “artes obscuras”. Não há magia em engenharia; é uma técnica que exige formação, experiência e especialização, como qualquer outra área da engenharia
Só que, por lidar com o mundo físico, os custos e os riscos são mais imediatos do que no software
O fato de praticamente não existir uma etapa de hobby na fabricação de ICs pode confundir as pessoas. Passando do nível de brinquedo, são necessários equipamentos, matérias-primas, sala limpa, além de várias pessoas e equipe de apoio
O laboratório da nossa universidade também foi fechado porque alunos de pós-graduação, doutorandos e professores foram embora, e porque ficou cada vez mais difícil obter wafers que uma instituição de pesquisa pudesse usar de fato
Pelo que me lembro, só o penúltimo projeto chegou ao tapeout e à fabricação, e o rendimento foi péssimo por causa das restrições de tempo
A parte mais complexa da fabricação de semicondutores determina a melhor resposta por meio de controle estatístico de processo baseado em grandes tamanhos de amostra
Por isso, pode ser difícil até mesmo iniciar uma linha de produção moderna se você ainda não tiver uma linha de produção existente
Encontrar “hiperparâmetros” úteis para equipamentos de litografia faz o treinamento de LLM parecer um tutorial
Fazer bootstrap desse conjunto todo exigiu décadas de intervenção humana direta e uma transição muito cuidadosa para a automação
Porque ela atende à demanda por prototipagem rápida
Hoje em dia, as pessoas quase nem fazem mais corrosão de PCB por conta própria. Ficou rápido e barato demais
Como faltava motivação para gastar mais de US$ 10 mil para fabricar um item de 6 centavos, foi difícil surgir um movimento de fabricação DIY de ICs forte o bastante
Também existem TFTs de semicondutores orgânicos que depositam camadas por química em solução e baixas temperaturas
O problema mais profundo é que há pouquíssimas situações em que se precisa de um chip personalizado que não possa ser resolvido com componentes existentes ou FPGAs; e, mesmo que o acesso a uma fab fique barato, quase ninguém tem a expertise para produzir resultados interessantes
Ainda assim, vale dar uma olhada no tiny tapeout
Parece que ninguém mencionou litografia por feixe de elétrons, mas hobbystas já fizeram isso[1]
A litografia por feixe de elétrons é usada desde os anos 1970 e, por ser lenta, pode levar um dia para fabricar uma CPU
Por isso ela não é usada como processo de produção em massa, mas funciona bem como processo de prototipagem
Um sistema de feixe de elétrons é basicamente um microscópio eletrônico de varredura mais potente. Ele tem uma câmara de vácuo, dispositivos de foco e direcionamento do feixe de elétrons parecidos com os que há dentro de um CRT, equipamentos de controle e, naturalmente, é controlado por computador
Há também a vantagem de o software poder corrigir não linearidades da varredura e de ser possível varrer em baixa potência para inspecionar o que foi escrito
Ainda assim, revestimento e corrosão continuam sendo necessários, então não é um processo totalmente seco; o feixe apenas expõe o fotorresiste
O equipamento tem mais ou menos o tamanho de uma mesa, e há um exemplo de equipamento da CMU em [2]. Muitas universidades têm equipamentos desse tipo
[1] https://hackaday.com/2024/08/06/creating-1%c2%b5m-features-t...
[2] https://nanofab.ece.cmu.edu/facilities-equipment/fei-sirion....
Concordo com democratizar o acesso a técnicas simples de fabricação, mas tenho bastante receio quanto a hobbystas se aventurarem nisso
O perigo óbvio é que não dá para evitar HF, e isso é muito perigoso, podendo matar
Ainda assim, como as pessoas podem fazer escolhas sensatas para reduzir riscos e, no fim, cada uma pode definir seu próprio nível de tolerância ao risco, essa não é minha maior preocupação
O que me preocupa mais é o SF6 usado em corrosão por íons reativos. Seu potencial de aquecimento global por kg é mais de 24.000 vezes o do CO2
Se ele for todo decomposto na câmara de plasma ou se houver um depurador de exaustão como em fabs industriais, tudo bem; mas hobbystas provavelmente vão deixar escapar e purgar bastante SF6 inalterado
Isso é quase uma catástrofe ecológica, então há certas coisas que é melhor não fazer em casa
Presumo que o valor primário, meio onírico, de algo assim esteja em permitir que indivíduos fabriquem chips diretamente
Seria para iterar protótipos rapidamente, como na impressão 3D, e, quando o projeto estivesse pronto, mandar fabricar de forma tradicional em uma das grandes empresas
Se essa suposição estiver correta, em que isso seria melhor que FPGA?
Ainda assim, montar uma instalação própria de fabricação de chips é algo incrível por si só
Quero fazer um chip para síntese de DNA, e ele precisa ter contato físico com o mundo real e requer eletrodos
A eletricidade vinda do circuito provoca mudanças locais de pH, e isso pode ser usado para controlar reações biológicas com precisão
FPGA não consegue fazer esse tipo de trabalho analógico
Parece uma suposição que ignora uma parte considerável do interesse pessoal
É parecido com dizer que basta encomendar uma PCB. O custo marginal para fazer mil PCBs já é barato o bastante, mas e quando se quer fazer só 5, ou 1?
Nem todo mundo vê um hobby como investimento de negócio. Nem todo projeto é feito pensando em um produto vendável
Muita gente só quer testar ideias, se divertir, resolver uma necessidade própria e fazer algo existir, não vender
Para mim, o valor central de uma fab caseira é permitir fabricar um chip para uma tarefa específica, ou uma quantidade muito pequena, sempre que surgir alguma necessidade
Migrar de um chip de 10 µm para uma fab comercial é totalmente inviável
Parece extremamente interessante, e espero que a prototipagem de baixo custo também chegue ao desenvolvimento de ICs
Mas a comparação com impressão 3D não é correta; um exemplo muito mais próximo é PCB
PCBs podem ser feitas manualmente, mas a produção em massa na China e os serviços de pedidos agrupados as tornaram tão baratas que quase nem vale mais a pena fazer isso
Acho que talvez ainda haja mais coisas a fazer na prototipagem de ICs de baixo custo
A infraestrutura fixa, isto é, construir uma fab, talvez não seja necessariamente o problema. Como existe capacidade produtiva para fabricar grandes volumes de chips baratos, adicionar mais um wafer talvez não seja o fator limitante de custo
Também existem wafers multiprojeto, como pedidos agrupados de PCB, mas entendo que o limite rígido de custo hoje é o NRE para criar o conjunto de máscaras, que na produção de protótipos não é amortizado por uma quantidade suficiente
Então essa é uma área em que eu gostaria de ver máscaras baratas, ou menos máscaras, avançarem
Software profissional de projeto de PCB pode ser obtido por alguns milhares de dólares por ano, e o KiCad, de código aberto, também é bastante utilizável
Já software profissional de projeto de IC custa centenas de milhares de dólares por ano, e as ferramentas concorrentes de código aberto são quase inutilizáveis em comparação
Ainda assim, a expectativa é a mesma: até um pouco de democratização do projeto de ICs ajudaria muito o desenvolvimento de hardware
O tempo de iteração do DIY é imbatível, mas todos os processos que vi até agora tinham algo de que eu não gostava
Um laser de fibra talvez seja uma exceção, mas não conheço bem esse lado
Para montar um Hacker Lab desses, parece que só o hardware já custa um pouco mais de US$ 50 mil
Espero que o custo caia em breve
Torço para que essa tentativa dê certo, mas não sei bem quais armadilhas existem
Mesmo uma produção pequena provavelmente passaria de US$ 50 mil, mas não tenho uma base de comparação
Do ponto de vista de um especialista em semicondutores, a abordagem de tentar reduzir processos semicondutores existentes não é adequada
Eles são complexos demais
É preciso haver novas ferramentas otimizadas para a simplicidade dos reagentes, de modo a evitar coisas como fotoresistes e reveladores tóxicos, ou gases de plasma letais
Ou, se essas etapas forem necessárias, elas precisam poder ser separadas do laboratório local
Por exemplo, wafers de silício revestidos com óxido ou metal já podem ser simplesmente comprados hoje
Uma imensidão de portas NAND esperando apenas as camadas metálicas, e a fiação poderia ser tratada com FIB e isolamento
Muito antes de ASICs DIY se tornarem realidade, as grandes fabs oferecerão serviços shuttle mais baratos e fáceis
Espero que dê certo, mas criar estruturas em escala micro/nano com máquinas do tamanho humano sempre foi difícil até para gente com muito mais financiamento que hobbistas
Recentemente conheci o crescimento cristalino orientado por DNA, e achei interessante a ideia de que ele pode ser uma abordagem mais manejável para entidades grandes criarem coisas pequenas, como circuitos integrados
Não sei como isso poderia ser feito em uma garagem, mas me parece vantajoso programar as etapas que exigem controle preciso dentro de substâncias químicas, em vez de em máquinas
Precisamos mesmo de uma forma de criar esses nanodispositivos sem litografia
Se informações forem entregues a uma superfície usando algo como DNA, isso parece muito mais fácil, eficaz e robusto quanto menor e mais amplamente escalado for
Em qualquer tecnologia, metrologia se torna a área problemática dominante, porque no fim é preciso responder: “de onde vem a precisão repetível?”
Há processos de laboratório de baixo volume capazes de atingir larguras de linha abaixo de 234 nm, mas a sala limpa deve ser vista como parte da máquina
Pode levar anos para descobrir como manter a atmosfera e o controle de vazão mássica dos gases
Vender hardware projetado pela comunidade sem citar os hobbistas originais é bastante descarado
Nada do que foi publicado parece novo ou inovador
O desenvolvimento de CIs domésticos de baixo custo é indispensável para a agricultura
Pensando nas máquinas agrícolas de hoje e do futuro, elas são digitalizadas, e precisamos dar a elas a capacidade de se consertarem e se modificarem sozinhas
Provavelmente não dá para fabricar um chip mais potente que um ESP32 por menos de 2 dólares; então como fazer seus próprios CIs ajudaria?
Ou permitir mudar a velocidade máxima de um veículo sem ter que ir a uma assistência técnica e pagar 300 a 500 dólares
Não entendo por que falar em desenvolvimento doméstico de CIs de baixo custo se nem isso permitem aos agricultores
Infelizmente, isso é um passo na direção certa, mas ainda está longe do objetivo
Agricultores não têm 50 mil dólares sobrando para montar uma fab de CIs de hobby no celeiro
O problema aqui não é fabricar o chip
É um projeto muito interessante, mas a parte de “nós nos comunicamos totalmente pelo Discord” me incomoda
É um jardim murado, com conteúdo difícil de pesquisar; não entendo por que usar isso para algo que parece uma iniciativa DIY de código aberto