تعد رقائق ذاكرة الجيل الجديد بخفض استخدام الطاقة

يونيو ٢٠٢٠

By كاثرين جيويلشعبة المعلومات والاتصال الرقمي ، الويبو ، يوكا أوكاكيتا و تومومي تاجوتشي، مكتب الويبو في اليابان

كانت أشباه الموصلات ، "أدمغة الإلكترونيات الحديثة" ، والتي بدونها لن تعمل الأجهزة الرقمية التي نستخدمها كل يوم ، مسؤولة عن قيادة التقدم في التقنيات الرقمية لعقود من الزمن. الشركة اليابانية الرائدة ، شركة مختبرات أشباه الموصلات المحدودة (SEL) ، هي شركة رائدة على مستوى العالم في هذا المجال ، وتواصل فتح آفاق جديدة في تطوير تقنيات الجيل التالي من أشباه الموصلات عالية الأداء. مؤسس الشركة ورئيسها ، السيد شونبي يامازاكي ، مخترع "ذاكرة فلاش" ، هو المخترع الأكثر إنتاجًا في العالم من حيث عدد براءات الاختراع حصل ، وفقا ل غينيس للأرقام القياسية. يناقش السيد يامازاكي التزام SEL بتحقيق حيادية الكربون من خلال الابتكار ، وأهمية الملكية الفكرية لنموذج أعمالها وثقافة الابتكار المفتوح الذي يدعم عمل SEL الرائد.

أخبرنا عن التركيز الحالي لعمل SEL وكيف يدعم الأهداف البيئية العالمية.

أعمل في مجال أشباه الموصلات منذ عدة عقود ، منذ أن اخترعت وحصلت على براءة اختراع لما يُعرف باسم ذاكرة الفلاش (براءة اختراع رقم JP 886343) ، في سن 28 عام 1970. ذاكرة فلاش مدمجة في معظم الأجهزة الإلكترونية الأجهزة التي نستخدمها كل يوم. بشكل أساسي ، يجعل من الممكن تخزين البيانات والمعلومات حتى عند إيقاف تشغيل الجهاز. ذاكرة الفلاش هي أيضًا أقل أشكال ذاكرة أشباه الموصلات أو تخزين البيانات تكلفة. لم أحلم أبدًا أن يكون التكامل واسع النطاق للسيليكون (Si LSI) - الذي جعل من الممكن جعل رقائق الكمبيوتر قوية جدًا من حيث قدرتها على المعالجة الدقيقة وتخزين البيانات - واسع الانتشار ، ولن يساهم في الاحتباس الحراري بسبب استهلاكها للطاقة العالية.

في عام 2009 ، وجدنا بنية بلورية جديدة لأشباه موصلات الأكسيد (هيكل CAAC) ، مما يجعل المزيد من رقائق الكمبيوتر الموفرة للطاقة أو LSIs. لأكثر من 10 سنوات ، نجري الآن بحثًا وتطويرًا مكثفًا لتحسين أداء LSI لتقليل الطاقة التي تستهلكها مراكز البيانات وأجهزة الكمبيوتر العملاقة.

هدفنا هو جعل أشباه الموصلات أكثر كفاءة في استخدام الطاقة. من خلال عملنا الرائد ، قمنا بتطوير مادة جديدة من أشباه الموصلات بخصائص احتفاظ عالية الحالية. يحتوي Si FET على تيار تسرب يبلغ حوالي 10^-12A / µｍ عند إيقاف التشغيل ؛ من ناحية أخرى ، فإن OS FET (الترانزستور ذو التأثير الميداني لأشباه الموصلات البلورية) له تيار منخفض للغاية خارج الحالة يبلغ 10^-24أ / µｍ. هذا يعني أنه يمكن الاحتفاظ بالبيانات لفترة طويلة. من خلال الاستفادة من خصائص الاحتفاظ بالتيار العالي هذه والخصائص الكهربائية الجيدة للسيليكون ، قمنا بتطوير هيكل مركب Si / OS جديد. من خلال الاستفادة من تأثيرها التآزري المشترك ، نهدف إلى إنشاء أجهزة أشباه موصلات ذات خصائص توفير طاقة أكبر يمكن تحقيقها عن طريق تقنية السيليكون وحدها. سيسهم استيعاب واستخدام هذه التكنولوجيا الجديدة بشكل كبير في مكافحة الاحتباس الحراري.

بالنسبة لأولئك الذين ليسوا على دراية بأشباه الموصلات ، هل يمكنك قول بضع كلمات عن الدور الذي تلعبه وأهميتها في العالم الحديث؟

جميع الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها كل يوم ، وهواتفنا الذكية ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، وأجهزة التلفزيون ، وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك ، تستخدم أشباه الموصلات. أصبح استخدامها منتشرًا وشائعًا لدرجة أن الناس يميلون إلى أخذ دورهم وأهميتهم كأمر مسلم به. لا يدرك الناس عمومًا أنهم باستخدام هذه الأجهزة يستهلكون كميات هائلة من الكهرباء ، والتي بدورها تساهم في الاحتباس الحراري.

كيف يتناسب عمل SEL مع طموحات اليابان ودول أخرى لرقمنة اقتصادها وإزالة الكربون منه؟

إن خطة عمل استراتيجية النمو اليابانية التي تمت الموافقة عليها في يونيو 2021 ، من قبل السيد يوشيهيدي سوجا الذي كان رئيسًا للوزراء في ذلك الوقت ، تسلط الضوء على التزام الحكومة بتعزيز تطوير وإنتاج تقنيات أشباه الموصلات المتقدمة ، نظرًا لخصائصها المنخفضة استهلاك الطاقة. تحدد الاستراتيجية أيضًا هدف الحكومة إلى: أ) جعل جميع مراكز البيانات الجديدة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة بنسبة 30 في المائة بحلول عام 2030 ؛ ب) تحويل جزء من الكهرباء التي تستخدمها مراكز البيانات المحلية إلى طاقة متجددة. ج) جعل صناعات أشباه الموصلات واتصالات المعلومات محايدة للكربون بحلول عام 2040.

في صيف عام 2021 ، أتيحت لنا الفرصة لتقديم تقنية أكسيد بلوري أشباه الموصلات LSI (OSLSI) الموفرة للطاقة بشكل كبير إلى وزارة الاقتصاد والتجارة والصناعة (METI). تم إبلاغ رئيس الوزراء بإمكانيات تقنية OSLSI الخاصة بـ SEL للمساهمة في أهداف السياسة الخضراء للحكومة ، وكان مهتمًا بمعرفة المزيد عنها. لقد تمت دعوتنا لإعداد وثيقة تحدد خصائص تلك التكنولوجيا. كانت الوثيقة بمثابة الأساس لإحاطة تفصيلية حول SEL وتقنيتنا من قبل نائب المدير العام لـ METI إلى رئيس الوزراء. ثم تابعنا METI مرة أخرى.

نحن نؤمن بأن تحقيق الاستيعاب والاستخدام على نطاق واسع لتقنية OSLSI الرائدة لدينا سيساهم بشكل كبير في حل ظاهرة الاحتباس الحراري.

في عام 2016 ، تم تجديد دخولك في غينيس للأرقام القياسية حيث حصل المخترع على معظم براءات الاختراع. في ذلك الوقت ، كان لديك أكثر من 11,350 براءة اختراع لاسمك. ما الذي يلهمك ويدفعك لمواصلة تطوير تقنيات رائدة في هذا المجال؟

لطالما سجلت درجات ضعيفة في المدرسة ، ولكن في السنة الثانية لي في الجامعة ، بدأت العمل مع البروفيسور يوغورو كاتو (بعد ذلك ، أصبح أستاذًا فخريًا في معهد طوكيو للتكنولوجيا) ، وكان يدعمني كثيرًا. عملت معه لمدة خمس سنوات. عندما أخبرته أنني أريد الذهاب إلى جامعة ستانفورد في الولايات المتحدة ، والتي كانت مكة لأشباه الموصلات في ذلك الوقت ، كان غاضبًا مني وأقنعني بمواصلة دراستي في اليابان تحت إشرافه. لا يمكنك مقارنة الأرواح ، لذلك لا أعرف ما إذا كان خياري للتخلي عن الذهاب إلى الولايات المتحدة جيدًا أم لا ، لكنه كان بالتأكيد نقطة تحول في حياتي. لم أبدأ كطالب لامع ، لكن بفضل البروفيسور كاتو ، الذي أخذني تحت جناحه ، أنا هنا اليوم. وأواصل بحثي للحفاظ على الإيمان بتعاليمه. وكان معلما عظيما.

جميع الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها كل يوم ، وهواتفنا الذكية ، وأجهزة الكمبيوتر المحمولة ، والتلفزيونات ، وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك تستخدم أشباه الموصلات ... لا يدرك الناس عمومًا أنهم باستخدام هذه الأجهزة يستهلكون كميات هائلة من الكهرباء ، مما يساهم في الاحتباس الحراري.

تواصل SEL التركيز على تطوير تقنيات جديدة ورائدة. كيف يدعم تسجيل براءات الاختراع نشر التقنيات الخاصة بك واستيعابها في جميع أنحاء العالم؟

بصفتنا شركة تركز على البحث والتطوير ، فإن براءات الاختراع مهمة للغاية بالنسبة لنا ، تمامًا كما علمنا البروفيسور كاتو. تعد الملكية الفكرية آلية رائعة ، لكن براءات الاختراع لا تدر دخلاً ما لم تكن المنتجات التي تحميها قابلة للتسويق. إن طبيعة شركة البحث والتطوير فقط هي أنه من الضروري الوصول إلى السوق عدة مرات وبأكبر قدر ممكن من الكفاءة.

من خلال مجموعة حقوق الملكية الفكرية الخاصة بنا ، يمكننا بثقة رفع دعوى ضد أي طرف ينتهك حقوقنا دون التراجع. بهذه الطريقة ، تمكنا من الاستفادة من حقوقنا وتوسيع حصتنا في السوق بشكل فعال. ومع ذلك ، من المهم أن يكون لديك حق براءة يمكن استخدامه بشكل صحيح. وهذا هو سبب أهمية صياغة مواصفات براءات الاختراع التي تستند إلى نتائج البحث والتطوير والتي تنص بوضوح على الغرض من براءة الاختراع وتأثيرها. علاوة على ذلك ، يعد الاستخدام الاستراتيجي لبراءة الاختراع ضروريًا لتوسيع أنشطة البحث والتطوير ، وزيادة قيمة البراءة وزيادة الدخل من الترخيص. قد ينطوي الاستخدام الاستراتيجي لحقوق براءات الاختراع أيضًا على إجراءات قانونية.

هل يمكنك أن تقول بضع كلمات عن ثقافة الابتكار في SEL ومبادئها التوجيهية؟

منذ تأسيس SEL في 1980 ، التزمنا بالمساهمة في تقدم العالم من خلال البحث والتطوير. كان شريكنا الأول شركة Sharp Corporation ، الشركة الرائدة عالميًا في صناعة أشباه الموصلات وتلفزيونات شاشات الكريستال السائل في ذلك الوقت. جاءت الشراكة بفضل مقدمة من أحد المعارف. ومع ذلك ، عندما بدأنا في إجراء بحث باستخدام Sharp ، اعتبروا أن مستوى البحث والتطوير لدينا منخفض جدًا. من تلك النقطة ، عملت SEL جاهدة للوصول إلى مستوى Sharp المطلوب. بدت بعض مطالبهم ساحقة في البداية ، لكننا تمكنا من مواكبتها.

أعتقد أنه فقط من خلال البحث والتطوير والعمل الجاد سنكون ناجحين. عندما يشير شركاؤك إلى قضايا محددة يجب معالجتها ويعمل موظفوك بجد لتحقيقها ، فسوف تحقق نتائج أفضل. لا أعتقد أن الابتكار سينجح أبدًا إذا طلبت من شريكك ببساطة أن يعلمك أو يجعل الأمور سهلة عليك. لن تنجح إذا لم يكن لديك الالتزام والقيادة لتحقيق مستويات جديدة من الخبرة لتلبية احتياجات شريكك. لتحسين مستويات البحث والتطوير ، من الضروري العثور على شركة تمدك تقنيًا ، مع الحفاظ على علاقة متساوية كشريك.

ويبو غرين عبارة عن منصة عامة تسعى إلى تعزيز الابتكار العالمي في مجال التقنيات الخضراء. هل أنت على استعداد لدعم هذه المبادرة؟

تعتبر معالجة الاحتباس الحراري من أهم القضايا التي تواجه البشرية اليوم. ويبو جرين هي مبادرة مهمة للغاية تسعى إلى تسخير قوة نظام الملكية الفكرية لحماية البيئة. نحن نرى أن برنامج ويبو غرين يمكن أن يكون وسيلة مهمة لتمكين الاستيعاب السريع والواسع النطاق والاستخدام في جميع أنحاء العالم لأنظمة OSLSI ، والتي تتسم بكفاءة عالية في استخدام الطاقة. وأعتقد أن التعاون مع المنظمات الدولية مثل الويبو ضروري لتحقيق هذا الهدف.

ما هي نصيحتك للعلماء الشباب الذين يتطلعون إلى بناء مستقبل أفضل؟

في الماضي ، كانت الشركات اليابانية مدفوعة بالالتزام بالجودة والعمل الجاد والاعتقاد بأن الشدائد تجعل الناس أكثر حكمة. لكن اليوم ، اختفى هذا كله تقريبًا. نحن بحاجة إلى إحياء هذا الاعتقاد إذا أردنا الاستمرار في الازدهار. الموارد البشرية والملكية الفكرية مهمة للغاية بالنسبة لليابان. نحن بحاجة إلى بذل المزيد من الجهد لتعزيز فهم أكبر في المحاكم لقيمة الملكية الفكرية (الملكية الفكرية) ، وبراءات الاختراع على وجه الخصوص. كما أننا بحاجة إلى إذكاء وعي الجمهور بأهمية الملكية الفكرية. الطريقة الوحيدة لكي تظل اليابان قادرة على المنافسة دوليًا هي الاستفادة من ملكيتنا الفكرية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• بلاتوبلوكشين. Web3 Metaverse Intelligence. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• المصدر https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html