Los chips de memoria de nueva generación prometen reducir el uso de energía

Junio 2022

By catalina joya, División de Información y Divulgación Digital, OMPI, yuka okakita y Tomomi Taguchi, Oficina de la OMPI en Japón

Los semiconductores, “el cerebro de la electrónica moderna”, sin los cuales no funcionarían los dispositivos digitales que usamos todos los días, han sido los responsables de impulsar los avances en las tecnologías digitales durante décadas. La empresa japonesa pionera, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL), es líder mundial en este campo y continúa abriendo nuevos caminos en el desarrollo de tecnologías de semiconductores de próxima generación y alto rendimiento. El fundador y presidente de la compañía, el Sr. Shunpei Yamazaki, inventor de la "memoria flash", es el inventor más prolífico del mundo en términos de cantidad de patentes ha obtenido, según Guinness World Records. El Sr. Yamazaki analiza el compromiso de SEL para lograr la neutralidad de carbono a través de la innovación, la importancia de la propiedad intelectual para su modelo comercial y la cultura de innovación abierta que respalda el trabajo pionero de SEL.

Cuéntenos sobre el enfoque actual del trabajo de SEL y cómo apoya los objetivos ambientales globales.

Llevo varias décadas trabajando en el campo de los semiconductores, desde que inventé y patenté lo que se conoce como memoria flash (n.° de patente JP 886343), a la edad de 28 años en 1970. La memoria flash está integrada en la mayoría de los dispositivos electrónicos. dispositivos que usamos todos los días. Esencialmente, permite almacenar datos e información incluso cuando el dispositivo está apagado. La memoria flash es también la forma menos costosa de memoria de semiconductores o almacenamiento de datos. Nunca soñé que la integración a gran escala de silicio (Si LSI), que hizo posible fabricar chips informáticos tan potentes en cuanto a su capacidad de microprocesamiento y almacenamiento de datos, estaría tan extendida, ni que contribuiría al calentamiento global. debido a su alto consumo de energía.

En 2009, encontramos una nueva estructura cristalina de semiconductores de óxido (estructura CAAC), que genera más chips de computadora o LSI que ahorran energía. Durante más de 10 años, hemos estado realizando una intensa investigación y desarrollo para mejorar el rendimiento de los LSI para reducir la energía consumida por los centros de datos y las supercomputadoras.

Nuestro objetivo es hacer que los semiconductores sean más eficientes energéticamente. A través de nuestro trabajo pionero, hemos desarrollado un nuevo material semiconductor con características de alta retención de corriente. Un FET de Si tiene una corriente de fuga de alrededor de 10^-12A/µｍ cuando está apagado; por otro lado, un OS FET (transistor de efecto de campo semiconductor de óxido cristalino) tiene una corriente de estado desactivado extremadamente baja de 10^-24A/µｍ. Eso significa que los datos pueden conservarse durante mucho tiempo. Aprovechando estas características de alta retención de corriente y las buenas propiedades eléctricas del silicio, hemos desarrollado una nueva estructura compuesta de Si/OS. Al utilizar su efecto sinérgico combinado, nuestro objetivo es crear dispositivos semiconductores con mayores propiedades de ahorro de energía que podrían lograrse solo con la tecnología de silicio. La amplia aceptación y uso de esta nueva tecnología contribuirá en gran medida a la lucha contra el calentamiento global.

Para aquellos que no están familiarizados con los semiconductores, ¿puede decir algunas palabras sobre el papel que desempeñan y su importancia en el mundo moderno?

Todos los dispositivos electrónicos que usamos todos los días, nuestros teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, televisores, computadoras, etc., usan semiconductores. Su uso se ha generalizado tanto y es tan común que la gente tiende a dar por sentada su función e importancia. Por lo general, las personas no son conscientes de que al usar estos dispositivos están consumiendo enormes cantidades de electricidad, lo que, a su vez, contribuye al calentamiento global.

¿Cómo encaja el trabajo de SEL en las ambiciones de Japón y otros países de digitalizar y descarbonizar su economía?

El Plan de Acción de la Estrategia de Crecimiento de Japón aprobado en junio de 2021 por el Sr. Yoshihide Suga, quien era Primer Ministro en ese momento, destaca el compromiso del Gobierno de promover el desarrollo y la producción de tecnologías avanzadas de semiconductores, dadas sus propiedades de bajo consumo de energía. La estrategia también describe el objetivo del gobierno de: a) hacer que todos los nuevos centros de datos sean un 30 por ciento más eficientes energéticamente para 2030; b) convertir parte de la electricidad utilizada por los centros de datos domésticos en energía renovable; y c) hacer que las industrias de comunicación de información y semiconductores sean neutrales en carbono para 2040.

En el verano de 2021, tuvimos la oportunidad de presentar la tecnología LSI de semiconductores de óxido cristalino (OSLSI) de híper ahorro de energía de SEL al Ministerio de Economía, Comercio e Industria (METI). El Primer Ministro había sido informado sobre el potencial de la tecnología OSLSI de SEL para contribuir a los objetivos de la política verde del gobierno y estaba interesado en aprender más al respecto. Fuimos invitados a preparar un documento que describiera las propiedades de esa tecnología. El documento sirvió como base para una información detallada sobre SEL y nuestra tecnología por parte del Director General Adjunto de METI al Primer Ministro. METI luego nos siguió de nuevo.

Creemos que lograr una aceptación y un uso generalizados de nuestra tecnología OSLSI pionera contribuirá significativamente a resolver el problema del calentamiento global.

En 2016, se renovó su entrada en Guinness World Records como el inventor acreditado con la mayoría de las patentes. En ese momento, tenía más de 11,350 patentes a su nombre. ¿Qué inspira tu trabajo y te impulsa a seguir desarrollando tecnologías pioneras en este campo?

Siempre obtuve malas calificaciones en la escuela, pero en mi segundo año en la universidad, comencé a trabajar con el profesor Yogoro Kato (posteriormente, se convirtió en profesor emérito en el Instituto de Tecnología de Tokio) y me apoyó mucho. Trabajé con él durante cinco años. Cuando le dije que quería ir a la Universidad de Stanford en los Estados Unidos, que era la meca de los semiconductores en ese momento, se puso furioso conmigo y me convenció de continuar mis estudios en Japón bajo su guía. No se pueden comparar vidas, así que no sé si mi decisión de renunciar a ir a los Estados Unidos fue buena o no, pero sin duda fue un punto de inflexión en mi vida. No comencé como un estudiante brillante, pero gracias al profesor Kato, quien me tomó bajo su protección, hoy estoy aquí. Y sigo mi investigación para mantener la fe en sus enseñanzas. El fue un gran profesor.

Todos los dispositivos electrónicos que usamos todos los días, nuestros teléfonos inteligentes, computadoras portátiles, televisores, computadoras, etc., usan semiconductores... Las personas generalmente no son conscientes de que al usar estos dispositivos están consumiendo enormes cantidades de electricidad, lo que contribuye al calentamiento global.

SEL continúa enfocándose en el desarrollo de nuevas tecnologías pioneras. ¿Cómo respaldan las patentes la difusión y adopción de sus tecnologías en todo el mundo?

Como empresa centrada en I+D, las patentes son extremadamente importantes para nosotros, tal como nos enseñó el profesor Kato. La propiedad intelectual es un gran mecanismo, pero las patentes no generan ingresos a menos que los productos que protegen sean comercializables. La naturaleza de una empresa exclusivamente de I+D es tal que es fundamental salir al mercado tantas veces y de la forma más eficiente posible.

Con nuestra cartera de derechos de propiedad intelectual, podemos presentar un caso con confianza contra cualquier parte que infrinja nuestros derechos sin inmutarse. De esta manera, hemos podido aprovechar nuestros derechos y expandir nuestra participación de mercado de manera efectiva. Sin embargo, es importante tener un derecho de patente que pueda utilizarse correctamente. Por eso es tan importante redactar una especificación de patente que se base en los resultados de I+D y que establezca claramente el propósito y el efecto de la patente. Además, el uso estratégico de una patente es esencial para que se expandan las actividades de I+D, para que aumente el valor de la patente y para que crezcan los ingresos derivados de la concesión de licencias. El uso estratégico de los derechos de patente también puede implicar acciones legales.

¿Puede decir algunas palabras sobre la cultura de innovación de SEL y sus principios rectores?

Desde que SEL se estableció en 1980, nos hemos comprometido a contribuir al progreso del mundo a través de I+D. Nuestro primer socio fue Sharp Corporation, líder mundial en semiconductores y televisores con pantalla de cristal líquido en ese momento. La asociación surgió gracias a una presentación de un conocido. Sin embargo, cuando empezamos a investigar con Sharp, consideraron que nuestro nivel de I+D era demasiado bajo. A partir de ese momento, SEL trabajó arduamente para alcanzar el nivel requerido por Sharp. Algunas de sus demandas parecían abrumadoras al principio, pero logramos seguirles el ritmo.

Creo que solo a través de I + D y trabajo duro seremos exitosos. Cuando sus socios señalen problemas específicos que deben abordarse y sus empleados trabajen arduamente para lograrlos, obtendrá mejores resultados. No creo que la innovación funcione si simplemente le pides a tu pareja que te enseñe o te facilite las cosas. No funcionará si no tiene el compromiso y el impulso para alcanzar nuevos niveles de experiencia para satisfacer las necesidades de su socio. Para mejorar los niveles de I+D, es fundamental encontrar una empresa que le extienda técnicamente, manteniendo una relación igualitaria como socio.

WIPO GREEN es una plataforma pública que busca promover la innovación global en el área de las tecnologías verdes. ¿Estás dispuesto a apoyar esta iniciativa?

Abordar el calentamiento global es el problema más importante que enfrenta la humanidad hoy en día. OMPI VERDE es una iniciativa muy importante que busca aprovechar el poder del sistema de propiedad intelectual para proteger el medio ambiente. Vemos que WIPO GREEN podría ser un vehículo importante para permitir la adopción y el uso rápidos y generalizados en todo el mundo de OSLSI, que son muy eficientes desde el punto de vista energético. Considero que la cooperación con organizaciones internacionales como la OMPI es fundamental para lograr este objetivo.

¿Qué consejo tiene para los jóvenes científicos con aspiraciones de construir un futuro mejor?

En el pasado, las empresas japonesas estaban impulsadas por un compromiso con la calidad y el trabajo duro y la creencia de que la adversidad hace que las personas sean sabias. Pero hoy, eso casi ha desaparecido. Necesitamos reavivar esa creencia si queremos seguir prosperando. Los recursos humanos y la propiedad intelectual son extremadamente importantes para Japón. Necesitamos hacer más para promover una mayor comprensión en los tribunales del valor de la propiedad intelectual (PI) y patentes en particular. También necesitamos promover una mayor conciencia entre el público en general sobre la importancia de la propiedad intelectual. La única manera de que Japón siga siendo competitivo a nivel internacional es haciendo uso de nuestra propiedad intelectual.

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• Fuente: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html