تراشه های حافظه نسل جدید وعده کاهش مصرف انرژی را می دهند

ژوئن 2022

By کاترین جول، بخش اطلاعات و ارتباطات دیجیتال، WIPO، یوکا اوکاکیتا و تومومی تاگوچی، دفتر WIPO ژاپن

نیمه هادی ها، "مغز الکترونیک مدرن"، که بدون آنها دستگاه های دیجیتالی که ما هر روز استفاده می کنیم کار نمی کنند، برای چندین دهه مسئول پیشرفت در فناوری های دیجیتال بوده اند. شرکت ژاپنی پیشگام، Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL)، یک رهبر جهانی در این زمینه است و همچنان به پیشرفت در توسعه فناوری های نیمه هادی با کارایی بالا ادامه می دهد. موسس و رئیس شرکت، آقای شونپی یامازاکی، مخترع حافظه فلش، پرکارترین مخترع جهان از نظر تعداد اختراع ثبت شده او به دست آورده است، با توجه به رکورد جهانی گینس. آقای یامازاکی در مورد تعهد SEL به دستیابی به بی طرفی کربن از طریق نوآوری، اهمیت مالکیت معنوی برای مدل کسب و کار آن و فرهنگ نوآوری باز که از کار پیشگامانه SEL حمایت می کند، صحبت می کند.

در مورد تمرکز فعلی کار SEL و نحوه حمایت از اهداف جهانی محیط زیست به ما بگویید.

من چندین دهه است که در زمینه نیمه هادی ها کار می کنم، از زمانی که در سن 886343 سالگی در سال 28 چیزی به نام حافظه فلش (پتنت شماره JP 1970) را اختراع و ثبت اختراع کردم. دستگاه هایی که هر روز استفاده می کنیم در اصل، ذخیره داده ها و اطلاعات را حتی زمانی که دستگاه خاموش است امکان پذیر می کند. حافظه فلش همچنین کم هزینه ترین شکل حافظه نیمه هادی یا ذخیره سازی داده است. هرگز تصور نمی کردم که ادغام مقیاس بزرگ سیلیکونی (Si LSI) - که امکان ساخت تراشه های کامپیوتری از نظر ریزپردازش و ظرفیت ذخیره سازی داده ها را بسیار قدرتمند می کند - تا این حد گسترده باشد و یا به گرمایش جهانی کمک کند. به دلیل مصرف انرژی بالا

در سال 2009، ساختار کریستالی جدیدی از نیمه هادی های اکسیدی (ساختار CAAC) پیدا کردیم که باعث می شود تراشه های کامپیوتری یا LSI صرفه جویی بیشتری در انرژی داشته باشند. برای بیش از 10 سال، اکنون، ما تحقیق و توسعه فشرده ای را برای بهبود عملکرد LSI ها برای کاهش توان مصرفی مراکز داده و ابررایانه ها انجام می دهیم.

هدف ما این است که نیمه هادی ها را بهینه تر کنیم. از طریق کار پیشگام خود، ما یک ماده نیمه هادی جدید با ویژگی های حفظ جریان بالا ایجاد کرده ایم. یک Si FET جریان نشتی حدود 10 دارد^-12A/µｍ هنگام خاموش شدن؛ از سوی دیگر، یک OS FET (ترانزیستور اثر میدانی نیمه هادی اکسید کریستالی) دارای جریان خاموش بسیار کم 10 است.^-24A/µｍ. این بدان معناست که داده ها را می توان برای مدت طولانی حفظ کرد. با بهره گیری از این ویژگی های حفظ جریان بالا و خواص الکتریکی خوب سیلیکون، ما یک ساختار ترکیبی جدید Si/OS ایجاد کرده ایم. با استفاده از اثر هم افزایی ترکیبی آنها، هدف ما ایجاد دستگاه های نیمه هادی با خواص صرفه جویی در انرژی بیشتر است که می تواند تنها با فناوری سیلیکون به دست آید. جذب گسترده و استفاده از این فناوری جدید کمک زیادی به مبارزه با گرمایش جهانی خواهد کرد.

برای کسانی که با نیمه هادی ها آشنایی ندارند، می توانید چند کلمه در مورد نقش آنها و اهمیت آنها در دنیای مدرن بگویید؟

تمام وسایل الکترونیکی که ما هر روز استفاده می کنیم، تلفن های هوشمند، لپ تاپ، تلویزیون، کامپیوتر و غیره، از نیمه هادی ها استفاده می کنند. استفاده از آنها آنقدر گسترده و رایج شده است که مردم تمایل دارند نقش و اهمیت آنها را بدیهی بدانند. مردم به طور کلی از این موضوع آگاه نیستند که در استفاده از این دستگاه ها مقادیر زیادی برق مصرف می کنند که به نوبه خود به گرم شدن کره زمین کمک می کند.

چگونه کار SEL با جاه طلبی های ژاپن و سایر کشورها برای دیجیتالی کردن و کربن زدایی اقتصاد آنها مطابقت دارد؟

برنامه اقدام استراتژی رشد ژاپن که در ژوئن 2021 توسط آقای یوشیهیده سوگا که در آن زمان نخست وزیر بود، تصویب شد، تعهد دولت را به ارتقای توسعه و تولید فناوری های نیمه هادی پیشرفته با توجه به خواص کم مصرف انرژی آنها نشان می دهد. این استراتژی همچنین هدف دولت را مشخص می کند: الف) تا سال 30 تمام مراکز داده جدید را 2030 درصد کارآمدتر از نظر انرژی کند. ب) بخشی از برق مصرفی مراکز داده داخلی را به انرژی تجدیدپذیر تبدیل کند. و ج) صنایع نیمه هادی و ارتباطات اطلاعاتی را تا سال 2040 کربن خنثی کند.

در تابستان 2021، ما فرصتی داشتیم تا فناوری نیمه هادی اکسید کریستالی LSI (OSLSI) با صرفه جویی در مصرف انرژی SEL را به وزارت اقتصاد، تجارت و صنعت (METI) معرفی کنیم. نخست وزیر از پتانسیل فناوری OSLSI SEL برای کمک به اهداف سیاست سبز دولت مطلع شده بود و علاقه مند به کسب اطلاعات بیشتر در مورد آن بود. از ما دعوت شد تا سندی را تهیه کنیم که ویژگی‌های آن فناوری را مشخص کند. این سند به عنوان مبنایی برای توضیح مفصل در مورد SEL و فناوری ما توسط معاون مدیر کل METI به نخست وزیر خدمت کرد. METI سپس دوباره با ما پیگیری کرد.

ما معتقدیم که دستیابی به جذب گسترده و استفاده از فناوری پیشگام OSLSI ما کمک قابل توجهی به حل گرمایش جهانی خواهد کرد.

در سال 2016، ورودی شما در آن تمدید شد رکورد جهانی گینس به عنوان مخترع دارای بیشترین حق ثبت اختراع است. در آن زمان، شما بیش از 11,350 پتنت به نام خود داشتید. چه چیزی الهام بخش کار شما است و شما را به ادامه توسعه فناوری های پیشگام در این زمینه سوق می دهد؟

من همیشه در مدرسه نمره ضعیفی می گرفتم، اما در سال دوم دانشگاه، کارم را با پروفسور یوگورو کاتو آغاز کردم (پس از آن، او به عنوان استاد بازنشسته در موسسه فناوری توکیو تبدیل شد)، و او بسیار از من حمایت کرد. من پنج سال با او کار کردم. وقتی به او گفتم می خواهم به دانشگاه استنفورد آمریکا که در آن زمان مکه نیمه هادی ها بود بروم، از دست من عصبانی شد و مرا متقاعد کرد که با راهنمایی او در ژاپن ادامه تحصیل دهم. شما نمی توانید زندگی ها را با هم مقایسه کنید، بنابراین من نمی دانم که آیا انتخاب من برای صرف نظر از رفتن به ایالات متحده انتخاب خوبی بود یا نه، اما مطمئناً این یک نقطه عطف در زندگی من بود. من به عنوان یک دانش آموز درخشان شروع نکردم، اما به لطف پروفسور کاتو، که من را زیر بال خود گرفت، امروز اینجا هستم. و من به تحقیقاتم ادامه می دهم تا به آموزه های او ایمان داشته باشم. او معلم بزرگی بود.

تمام وسایل الکترونیکی که ما هر روز استفاده می کنیم، تلفن های هوشمند، لپ تاپ ها، تلویزیون ها، کامپیوترها و غیره از نیمه هادی ها استفاده می کنند... مردم عموماً نمی دانند که در استفاده از این دستگاه ها مقادیر زیادی برق مصرف می کنند که به گرم شدن کره زمین کمک می کند.

SEL همچنان بر توسعه فناوری های پیشگام و جدید تمرکز می کند. چگونه ثبت اختراع از انتشار و جذب فناوری های شما در سراسر جهان پشتیبانی می کند؟

به عنوان یک شرکت متمرکز بر تحقیق و توسعه، حق ثبت اختراع برای ما بسیار مهم است، همانطور که پروفسور کاتو به ما آموخت. مالکیت فکری مکانیسم بسیار خوبی است، اما پتنت ها درآمدزایی نمی کنند مگر اینکه محصولاتی که از آنها محافظت می کنند قابل فروش باشند. ماهیت یک شرکت صرفاً تحقیق و توسعه به گونه ای است که ورود به بازار به دفعات و تا حد امکان کارآمد ضروری است.

با مجموعه‌ای از حقوق مالکیت معنوی خود، می‌توانیم با اطمینان از هر طرفی که حقوق ما را نقض می‌کند، بدون تزلزل شکایت کنیم. به این ترتیب، ما توانسته ایم از حقوق خود استفاده کنیم و سهم بازار خود را به طور موثر گسترش دهیم. با این حال، داشتن حق ثبت اختراع که بتوان به درستی از آن استفاده کرد، مهم است. به همین دلیل است که تهیه پیش نویس مشخصات ثبت اختراع که بر اساس نتایج تحقیق و توسعه باشد و هدف و تأثیر پتنت را به وضوح بیان کند بسیار مهم است. علاوه بر این، استفاده استراتژیک از پتنت برای گسترش فعالیت های تحقیق و توسعه، افزایش ارزش پتنت و افزایش درآمد حاصل از صدور مجوز ضروری است. استفاده استراتژیک از حقوق ثبت اختراع ممکن است شامل اقدامات قانونی نیز باشد.

آیا می توانید چند کلمه در مورد فرهنگ نوآوری SEL و اصول راهنمای آن بگویید؟

از زمانی که SEL در سال 1980 تأسیس شد، ما متعهد به کمک به پیشرفت جهان از طریق تحقیق و توسعه هستیم. اولین شریک ما شرکت شارپ بود که در آن زمان یک رهبر جهانی در زمینه نیمه هادی ها و تلویزیون های نمایشگر کریستال مایع بود. این مشارکت به لطف معرفی یکی از آشنایان به وجود آمد. با این حال، زمانی که ما شروع به تحقیق با شارپ کردیم، آنها در نظر گرفتند که سطح تحقیق و توسعه ما بسیار پایین است. از آن نقطه، SEL سخت کار کرد تا به سطح مورد نیاز شارپ برسد. برخی از خواسته های آنها در ابتدا طاقت فرسا به نظر می رسید، اما ما توانستیم با آنها همراه شویم.

من معتقدم که تنها از طریق تحقیق و توسعه و کار سخت می توانیم موفق شویم. هنگامی که شرکای شما به مسائل خاصی اشاره می کنند که باید به آنها رسیدگی شود و کارمندان شما برای رسیدن به آنها سخت تلاش می کنند، نتایج بهتری به دست خواهید آورد. من فکر نمی‌کنم که نوآوری هرگز کارساز نباشد اگر به سادگی از شریک زندگی خود بخواهید به شما آموزش دهد یا کار را برای شما آسان کند. اگر تعهد و انگیزه برای دستیابی به سطوح جدیدی از تخصص برای رفع نیازهای شریک زندگی خود را نداشته باشید، کارساز نخواهد بود. برای بهبود سطوح تحقیق و توسعه، یافتن شرکتی ضروری است که شما را از لحاظ فنی توسعه دهد و در عین حال روابطی برابر به عنوان یک شریک حفظ کند.

WIPO GREEN یک پلتفرم عمومی است که به دنبال ترویج نوآوری جهانی در زمینه فناوری های سبز است. آیا مایل به حمایت از این طرح هستید؟

مقابله با گرمایش جهانی مهمترین مسئله پیش روی بشر امروزی است. WIPO GREEN یک ابتکار بسیار مهم است که به دنبال مهار قدرت سیستم مالکیت معنوی برای حفاظت از محیط زیست است. می‌بینیم که WIPO GREEN می‌تواند وسیله‌ای مهم برای جذب سریع و گسترده و استفاده از OSLSI در سراسر جهان باشد، که بسیار کارآمد انرژی هستند. من معتقدم که همکاری با سازمان های بین المللی مانند WIPO برای دستیابی به این هدف ضروری است.

چه توصیه ای برای دانشمندان جوان با آرزوی ساختن آینده ای بهتر دارید؟

در گذشته، شرکت‌های ژاپنی متعهد به کیفیت و سخت‌کوشی و این باور بودند که ناملایمات مردم را عاقل می‌کند. اما امروز، همه چیز ناپدید شده است. اگر می‌خواهیم به پیشرفت ادامه دهیم، باید این باور را دوباره زنده کنیم. منابع انسانی و مالکیت معنوی برای ژاپن بسیار مهم است. ما باید بیشتر برای ترویج درک بیشتر در دادگاه از ارزش انجام دهیم مالکیت معنوی حقوق (IP) و به ویژه اختراعات. ما همچنین باید آگاهی بیشتری را در میان عموم مردم نسبت به اهمیت مالکیت معنوی ترویج دهیم. تنها راه برای ماندن ژاپن در رقابت بین المللی استفاده از مالکیت معنوی ماست.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• پلاتوبلاک چین. Web3 Metaverse Intelligence. دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• منبع: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html