Τα τσιπ μνήμης νέας γενιάς υπόσχονται να μειώσουν τη χρήση ενέργειας

Ιούνιος 2022

By Catherine Jewell, Τμήμα Πληροφοριών και Ψηφιακής Επικοινωνίας, WIPO, Γιούκα Οκάκιτα και Tomomi Taguchi, Γραφείο WIPO Ιαπωνίας

Οι ημιαγωγοί, «οι εγκέφαλοι των σύγχρονων ηλεκτρονικών», χωρίς τους οποίους οι ψηφιακές συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά δεν θα λειτουργούσαν, είναι υπεύθυνοι για την πρόοδο στις ψηφιακές τεχνολογίες εδώ και δεκαετίες. Η πρωτοποριακή ιαπωνική εταιρεία, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL), είναι παγκόσμιος ηγέτης στον τομέα αυτό και συνεχίζει να ανοίγει νέους δρόμους στην ανάπτυξη τεχνολογιών ημιαγωγών επόμενης γενιάς υψηλής απόδοσης. Ο ιδρυτής και Πρόεδρος της εταιρείας, κ. Shunpei Yamazaki, εφευρέτης της «μνήμης flash», είναι ο πιο παραγωγικός εφευρέτης στον κόσμο όσον αφορά τον αριθμό των διπλώματα ευρεσιτεχνίας έχει αποκτήσει, σύμφωνα με Guinness World Records. Ο κ. Yamazaki συζητά τη δέσμευση της SEL να επιτύχει ουδετερότητα άνθρακα μέσω της καινοτομίας, τη σημασία της πνευματικής ιδιοκτησίας στο επιχειρηματικό της μοντέλο και την κουλτούρα της ανοιχτής καινοτομίας που υποστηρίζει το πρωτοποριακό έργο της SEL.

Πείτε μας για την τρέχουσα εστίαση του έργου της SEL και πώς υποστηρίζει παγκόσμιους περιβαλλοντικούς στόχους.

Εργάζομαι στον τομέα των ημιαγωγών για αρκετές δεκαετίες, από τότε που εφηύρα και κατοχύρωσα με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αυτό που είναι γνωστό ως μνήμη flash (αρ. ευρεσιτεχνίας JP 886343), σε ηλικία 28 ετών το 1970. Η μνήμη flash είναι ενσωματωμένη στα περισσότερα ηλεκτρονικά συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά. Ουσιαστικά, καθιστά δυνατή την αποθήκευση δεδομένων και πληροφοριών ακόμη και όταν η συσκευή είναι απενεργοποιημένη. Η μνήμη flash είναι επίσης η φθηνότερη μορφή μνήμης ημιαγωγών ή αποθήκευσης δεδομένων. Ποτέ δεν ονειρευόμουν ότι η ενσωμάτωση μεγάλης κλίμακας πυριτίου (Si LSI) – η οποία επέτρεψε να γίνουν τα τσιπ υπολογιστών τόσο ισχυρά όσον αφορά την ικανότητα μικροεπεξεργασίας και αποθήκευσης δεδομένων – θα ήταν τόσο διαδεδομένη, ούτε ότι θα συνέβαλλε στην υπερθέρμανση του πλανήτη λόγω της υψηλής κατανάλωσης ενέργειας.

Το 2009, βρήκαμε μια νέα κρυσταλλική δομή ημιαγωγών οξειδίου (δομή CAAC), η οποία δημιουργεί περισσότερα τσιπ υπολογιστών ή LSI που εξοικονομούν ενέργεια. Για περισσότερα από 10 χρόνια, τώρα, διεξάγουμε εντατική Ε&Α για να βελτιώσουμε την απόδοση των LSI για να μειώσουμε την ισχύ που καταναλώνουν τα κέντρα δεδομένων και οι υπερυπολογιστές.

Στόχος μας είναι να κάνουμε τους ημιαγωγούς πιο ενεργειακά αποδοτικούς. Μέσα από την πρωτοποριακή μας δουλειά, έχουμε αναπτύξει ένα νέο ημιαγωγικό υλικό με υψηλά χαρακτηριστικά συγκράτησης ρεύματος. Ένα Si FET έχει ρεύμα διαρροής περίπου 10^-12A/μｍ όταν είναι απενεργοποιημένο. Από την άλλη πλευρά, ένα OS FET (τρανζίστορ πεδίου ημιαγωγού κρυσταλλικού οξειδίου) έχει εξαιρετικά χαμηλό ρεύμα εκτός κατάστασης 10^-24A/μｍ. Αυτό σημαίνει ότι τα δεδομένα μπορούν να διατηρηθούν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Εκμεταλλευόμενοι αυτά τα χαρακτηριστικά διατήρησης υψηλού ρεύματος και τις καλές ηλεκτρικές ιδιότητες του πυριτίου, αναπτύξαμε μια νέα σύνθετη δομή Si/OS. Χρησιμοποιώντας το συνδυασμένο συνεργιστικό τους αποτέλεσμα, στοχεύουμε στη δημιουργία συσκευών ημιαγωγών με μεγαλύτερες ιδιότητες εξοικονόμησης ενέργειας που θα μπορούσαν να επιτευχθούν μόνο με την τεχνολογία πυριτίου. Η ευρεία απορρόφηση και χρήση αυτής της νέας τεχνολογίας θα συμβάλει σημαντικά στην καταπολέμηση της υπερθέρμανσης του πλανήτη.

Για όσους δεν είναι εξοικειωμένοι με τους ημιαγωγούς, μπορείτε να πείτε λίγα λόγια για τον ρόλο που παίζουν και τη σημασία τους στον σύγχρονο κόσμο;

Όλες οι ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά, τα smartphone, οι φορητοί υπολογιστές, οι τηλεοράσεις, οι υπολογιστές και ούτω καθεξής, χρησιμοποιούν ημιαγωγούς. Η χρήση τους έχει γίνει τόσο διαδεδομένη και τόσο κοινή που οι άνθρωποι τείνουν να θεωρούν δεδομένο το ρόλο και τη σημασία τους. Οι άνθρωποι γενικά δεν γνωρίζουν ότι χρησιμοποιώντας αυτές τις συσκευές καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία, με τη σειρά της, συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη.

Πώς εντάσσεται το έργο της SEL στις φιλοδοξίες της Ιαπωνίας και άλλων χωρών να ψηφιοποιήσουν και να απανθρακοποιήσουν την οικονομία τους;

Το Σχέδιο Δράσης για τη Στρατηγική Ανάπτυξης της Ιαπωνίας που εγκρίθηκε τον Ιούνιο του 2021, από τον κ. Yoshihide Suga, ο οποίος ήταν πρωθυπουργός εκείνη την εποχή, υπογραμμίζει τη δέσμευση της κυβέρνησης να προωθήσει την ανάπτυξη και την παραγωγή προηγμένων τεχνολογιών ημιαγωγών, δεδομένων των ιδιοτήτων χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας. Η Στρατηγική σκιαγραφεί επίσης τον στόχο της κυβέρνησης: α) να κάνει όλα τα νέα κέντρα δεδομένων κατά 30% πιο ενεργειακά αποδοτικά έως το 2030. β) να μετατρέψει μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιείται από τα οικιακά κέντρα δεδομένων σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας· και γ) να καταστήσει τις βιομηχανίες ημιαγωγών και επικοινωνιών πληροφοριών ουδέτερο από άνθρακα έως το 2040.

Το καλοκαίρι του 2021, είχαμε την ευκαιρία να εισαγάγουμε στο Υπουργείο Οικονομίας, Εμπορίου και Βιομηχανίας (METI) την τεχνολογία υπερεξοικονόμησης ενέργειας κρυσταλλικού ημιαγωγού οξειδίου LSI (OSLSI) της SEL. Ο Πρωθυπουργός είχε ενημερωθεί για τις δυνατότητες της τεχνολογίας OSLSI της SEL να συμβάλει στους στόχους της πράσινης πολιτικής της κυβέρνησης και ενδιαφέρθηκε να μάθει περισσότερα για αυτήν. Προσκληθήκαμε να ετοιμάσουμε ένα έγγραφο που περιγράφει τις ιδιότητες αυτής της τεχνολογίας. Το έγγραφο χρησίμευσε ως βάση για μια λεπτομερή ενημέρωση για το SEL και την τεχνολογία μας από τον Αναπληρωτή Γενικό Διευθυντή του METI στον Πρωθυπουργό. Το METI ακολούθησε ξανά μαζί μας.

Πιστεύουμε ότι η ευρεία απορρόφηση και χρήση της πρωτοποριακής μας τεχνολογίας OSLSI θα συμβάλει σημαντικά στην επίλυση της υπερθέρμανσης του πλανήτη.

Το 2016, η συμμετοχή σας ανανεώθηκε Guinness World Records καθώς ο εφευρέτης πιστώθηκε με τις περισσότερες ευρεσιτεχνίες. Εκείνη την εποχή, είχατε πάνω από 11,350 πατέντες στο όνομά σας. Τι εμπνέει τη δουλειά σας και σας ωθεί να συνεχίσετε να αναπτύσσετε πρωτοποριακές τεχνολογίες σε αυτόν τον τομέα;

Πάντα είχα κακή βαθμολογία στο σχολείο, αλλά στο δεύτερο έτος στο πανεπιστήμιο, άρχισα να συνεργάζομαι με τον καθηγητή Yogoro Kato (στη συνέχεια έγινε Ομότιμος Καθηγητής στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας του Τόκιο) και με υποστήριξε πολύ. Δούλεψα μαζί του για πέντε χρόνια. Όταν του είπα ότι ήθελα να πάω στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στις Ηνωμένες Πολιτείες, που ήταν η Μέκκα των ημιαγωγών εκείνη την εποχή, ήταν έξαλλος μαζί μου και με έπεισε να συνεχίσω τις σπουδές μου στην Ιαπωνία υπό την καθοδήγησή του. Δεν μπορείς να συγκρίνεις ζωές, οπότε δεν ξέρω αν η επιλογή μου να σταματήσω να πάω στις Ηνωμένες Πολιτείες ήταν καλή ή όχι, αλλά σίγουρα ήταν μια καμπή στη ζωή μου. Δεν ξεκίνησα ως λαμπρός μαθητής, αλλά χάρη στον καθηγητή Κάτο, που με πήρε υπό την προστασία του, είμαι εδώ σήμερα. Και συνεχίζω την έρευνά μου για να κρατήσω πίστη στις διδασκαλίες του. Ήταν σπουδαίος δάσκαλος.

Όλες οι ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούμε καθημερινά, τα smartphone, οι φορητοί υπολογιστές, οι τηλεοράσεις, οι υπολογιστές και ούτω καθεξής χρησιμοποιούν ημιαγωγούς… Οι άνθρωποι γενικά δεν γνωρίζουν ότι χρησιμοποιώντας αυτές τις συσκευές καταναλώνουν τεράστιες ποσότητες ηλεκτρικής ενέργειας, γεγονός που συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη.

Η SEL συνεχίζει να εστιάζει στην ανάπτυξη πρωτοποριακών, νέων τεχνολογιών. Πώς υποστηρίζει η κατοχύρωση διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας τη διάδοση και την αφομοίωση των τεχνολογιών σας σε όλο τον κόσμο;

Ως εταιρεία που εστιάζει στην έρευνα και ανάπτυξη, οι πατέντες είναι εξαιρετικά σημαντικές για εμάς, όπως μας δίδαξε ο καθηγητής Kato. Η πνευματική ιδιοκτησία είναι ένας εξαιρετικός μηχανισμός, αλλά οι πατέντες δεν παράγουν εισόδημα εκτός εάν τα προϊόντα που προστατεύουν είναι εμπορεύσιμα. Η φύση μιας εταιρείας αποκλειστικά για Ε&Α είναι τέτοια που είναι απαραίτητο να βγαίνει στην αγορά όσο το δυνατόν περισσότερες φορές και όσο το δυνατόν πιο αποτελεσματικά.

Με το χαρτοφυλάκιο των δικαιωμάτων διανοητικής ιδιοκτησίας που διαθέτουμε, μπορούμε με σιγουριά να ασκήσουμε αγωγή εναντίον οποιουδήποτε μέρους που παραβιάζει τα δικαιώματά μας χωρίς να πτοείται. Με αυτόν τον τρόπο, μπορέσαμε να αξιοποιήσουμε τα δικαιώματά μας και να επεκτείνουμε αποτελεσματικά το μερίδιο αγοράς μας. Ωστόσο, είναι σημαντικό να υπάρχει ένα δικαίωμα διπλώματος ευρεσιτεχνίας που μπορεί να χρησιμοποιηθεί σωστά. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η σύνταξη μιας προδιαγραφής διπλώματος ευρεσιτεχνίας που βασίζεται σε αποτελέσματα Ε&Α και που δηλώνει ξεκάθαρα τον σκοπό και το αποτέλεσμα του διπλώματος ευρεσιτεχνίας είναι τόσο σημαντική. Επιπλέον, η στρατηγική χρήση ενός διπλώματος ευρεσιτεχνίας είναι απαραίτητη για την επέκταση των δραστηριοτήτων Ε&Α, για την αύξηση της αξίας του διπλώματος ευρεσιτεχνίας και για την αύξηση των εσόδων από την αδειοδότηση. Η στρατηγική χρήση των δικαιωμάτων ευρεσιτεχνίας μπορεί επίσης να περιλαμβάνει νομικές ενέργειες.

Μπορείτε να πείτε λίγα λόγια για την κουλτούρα καινοτομίας της SEL και τις κατευθυντήριες αρχές της;

Από τότε που ιδρύθηκε η SEL το 1980, έχουμε δεσμευτεί να συμβάλλουμε στην πρόοδο του κόσμου μέσω της Ε&Α. Ο πρώτος μας συνεργάτης ήταν η Sharp Corporation, παγκόσμιος ηγέτης στους ημιαγωγούς και τις τηλεοράσεις με οθόνη υγρών κρυστάλλων εκείνη την εποχή. Η συνεργασία προέκυψε χάρη σε μια εισαγωγή από έναν γνωστό. Ωστόσο, όταν ξεκινήσαμε να κάνουμε έρευνα με τη Sharp, θεώρησαν ότι το επίπεδο Ε&Α μας ήταν πολύ χαμηλό. Από εκείνο το σημείο, η SEL εργάστηκε σκληρά για να φτάσει στο απαιτούμενο επίπεδο της Sharp. Μερικές από τις απαιτήσεις τους φάνηκαν συντριπτικές στην αρχή, αλλά καταφέραμε να συμβαδίσουμε μαζί τους.

Πιστεύω ότι μόνο μέσω Ε&Α και σκληρής δουλειάς θα έχουμε επιτυχία. Όταν οι συνεργάτες σας επισημαίνουν συγκεκριμένα ζητήματα που πρέπει να αντιμετωπιστούν και οι υπάλληλοί σας εργάζονται σκληρά για να τα επιτύχουν, θα έχετε καλύτερα αποτελέσματα. Δεν νομίζω ότι η καινοτομία θα λειτουργήσει ποτέ εάν ζητήσετε απλώς από τον σύντροφό σας να σας διδάξει ή να σας διευκολύνει. Δεν θα λειτουργήσει εάν δεν έχετε τη δέσμευση και την ώθηση να επιτύχετε νέα επίπεδα τεχνογνωσίας για να καλύψετε τις ανάγκες του συντρόφου σας. Για να βελτιώσετε τα επίπεδα Ε&Α είναι απαραίτητο να βρείτε μια εταιρεία που θα σας τεντώσει τεχνικά, διατηρώντας παράλληλα μια ισότιμη σχέση ως συνεργάτη.

Το WIPO GREEN είναι μια δημόσια πλατφόρμα που επιδιώκει να προωθήσει την παγκόσμια καινοτομία στον τομέα των πράσινων τεχνολογιών. Είστε πρόθυμοι να υποστηρίξετε αυτήν την πρωτοβουλία;

Η αντιμετώπιση της υπερθέρμανσης του πλανήτη είναι το πιο σημαντικό ζήτημα που αντιμετωπίζει σήμερα η ανθρωπότητα. WIPO GREEN είναι μια πολύ σημαντική πρωτοβουλία που επιδιώκει να αξιοποιήσει τη δύναμη του συστήματος πνευματικής ιδιοκτησίας για την προστασία του περιβάλλοντος. Βλέπουμε ότι το WIPO GREEN θα μπορούσε να είναι ένα σημαντικό όχημα για να επιτρέψει την ταχεία και ευρεία απορρόφηση και χρήση σε όλο τον κόσμο των OSLSI, τα οποία είναι εξαιρετικά ενεργειακά αποδοτικά. Πιστεύω ότι η συνεργασία με διεθνείς οργανισμούς όπως ο WIPO είναι απαραίτητη για την επίτευξη αυτού του στόχου.

Τι συμβουλή έχετε για νέους επιστήμονες με φιλοδοξίες να οικοδομήσουν ένα καλύτερο μέλλον;

Στο παρελθόν, οι ιαπωνικές εταιρείες οδηγούνταν από τη δέσμευση για ποιότητα και σκληρή δουλειά και την πεποίθηση ότι οι αντιξοότητες κάνουν τους ανθρώπους σοφούς. Αλλά σήμερα, αυτό έχει σχεδόν εξαφανιστεί. Πρέπει να αναζωπυρώσουμε αυτή την πεποίθηση αν θέλουμε να συνεχίσουμε να ευδοκιμούμε. Το ανθρώπινο δυναμικό και η πνευματική ιδιοκτησία είναι εξαιρετικά σημαντικά για την Ιαπωνία. Πρέπει να κάνουμε περισσότερα για να προωθήσουμε τη μεγαλύτερη κατανόηση στα δικαστήρια της αξίας του πνευματικής ιδιοκτησίας δικαιώματα (IP) και ειδικότερα τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας. Πρέπει επίσης να προωθήσουμε μεγαλύτερη ευαισθητοποίηση στο ευρύ κοινό σχετικά με τη σημασία της πνευματικής ιδιοκτησίας. Ο μόνος τρόπος για να παραμείνει η Ιαπωνία ανταγωνιστική διεθνώς είναι να κάνει χρήση της πνευματικής μας ιδιοκτησίας.

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html