Uuden sukupolven muistisirut lupaavat vähentää energiankulutusta

kesäkuu 2022

By Catherine Jewell, Information and Digital Outreach Division, WIPO, Yuka Okakita ja Tomomi Taguchi, WIPO Japanin toimisto

Puolijohteet, "modernin elektroniikan aivot", joita ilman päivittäin käyttämämme digitaaliset laitteet eivät toimisi, ovat olleet vastuussa digitaalisten teknologioiden kehityksestä vuosikymmeniä. Uraauurtava japanilainen yritys, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL), on tällä alalla maailman johtava yritys, ja se jatkaa uusien tienraivaamista korkean suorituskyvyn seuraavan sukupolven puolijohdetekniikoiden kehittämisessä. Yrityksen perustaja ja toimitusjohtaja Shunpei Yamazaki, "flash-muistin" keksijä, on maailman tuotteliain keksijä. patentit hän on saanut mukaan Guinness World Records. Yamazaki keskustelee SEL:n sitoutumisesta hiilineutraaliuden saavuttamiseen innovaatioiden avulla, immateriaalioikeuksien merkityksestä sen liiketoimintamallille ja avoimen innovaation kulttuurista, joka tukee SEL:n uraauurtavaa työtä.

Kerro meille SEL:n työn tämänhetkisistä painopisteistä ja kuinka se tukee globaaleja ympäristötavoitteita.

Olen työskennellyt puolijohteiden alalla useita vuosikymmeniä, siitä lähtien, kun keksin ja patentoin niin kutsutun flash-muistin (patentti nro JP 886343), 28-vuotiaana vuonna 1970. Flash-muisti on upotettu useimpiin elektroniikkajärjestelmiin. päivittäin käyttämiämme laitteita. Pohjimmiltaan se mahdollistaa tietojen ja tietojen tallentamisen, vaikka laite olisi sammutettu. Flash-muisti on myös halvin puolijohdemuisti tai tiedon tallennusmuoto. En koskaan unelmoinut, että pii-suuren mittakaavan integraatio (Si LSI) – joka teki mahdolliseksi tehdä tietokonesiruista niin tehokkaita niiden mikroprosessointi- ja tiedontallennuskapasiteetin suhteen – olisi niin laajalle levinnyt tai että se edistäisi ilmaston lämpenemistä. suuren virrankulutuksensa vuoksi.

Vuonna 2009 löysimme uuden oksidipuolijohteiden kiderakenteen (CAAC-rakenne), joka mahdollistaa energiaa säästävän tietokonesirun eli LSI:n. Olemme nyt yli 10 vuoden ajan harjoittaneet intensiivistä tutkimus- ja kehitystyötä parantaaksemme LSI-laitteiden suorituskykyä vähentääksemme datakeskusten ja supertietokoneiden virrankulutusta.

Tavoitteenamme on tehdä puolijohteista energiatehokkaampia. Uraauurtavalla työllämme olemme kehittäneet uuden puolijohdemateriaalin, jolla on korkeat virrankesto-ominaisuudet. Si FETin vuotovirta on noin 10^-12A/µｍ sammutettuna; toisaalta OS FET (kiteinen oksidipuolijohdepuolijohdetransistor) on erittäin alhainen off-state virta 10^-24A/µｍ. Tämä tarkoittaa, että tiedot voidaan säilyttää pitkään. Hyödyntämällä näitä korkeita virrankesto-ominaisuuksia ja piin hyviä sähköisiä ominaisuuksia olemme kehittäneet uuden Si/OS-komposiittirakenteen. Hyödyntämällä niiden yhdistettyä synergististä vaikutusta pyrimme luomaan puolijohdelaitteita, joilla on tehokkaammat virransäästöominaisuudet, jotka voitaisiin saavuttaa pelkällä piiteknologialla. Tämän uuden teknologian laaja käyttöönotto ja käyttö edistävät suuresti ilmaston lämpenemisen torjuntaa.

Voitko sanoa muutaman sanan niille, jotka eivät puolijohteita tunne, niiden roolista ja merkityksestä nykymaailmassa?

Kaikki elektroniset laitteet, joita käytämme päivittäin, älypuhelimet, kannettavat tietokoneet, televisiot, tietokoneet ja niin edelleen, käyttävät puolijohteita. Niiden käytöstä on tullut niin laajaa ja yleistä, että ihmisillä on taipumus pitää roolinsa ja tärkeydensä itsestäänselvyytenä. Ihmiset eivät yleensä tiedä, että näitä laitteita käyttäessään he kuluttavat valtavia määriä sähköä, mikä puolestaan ​​​​vaikuttaa ilmaston lämpenemiseen.

Miten SEL:n työ sopii Japanin ja muiden maiden pyrkimyksiin digitalisoida ja decarbonisoida taloutensa?

Tuolloin pääministerinä toimineen Yoshihide Sugan kesäkuussa 2021 hyväksymä Japanin kasvustrategian toimintasuunnitelma korostaa hallituksen sitoutumista edistyneiden puolijohdeteknologioiden kehittämisen ja tuotannon edistämiseen niiden vähän energiaa kuluttavien ominaisuuksien vuoksi. Strategiassa esitetään myös hallituksen tavoite: a) tehdä kaikista uusista konesaleista 30 prosenttia energiatehokkaampia vuoteen 2030 mennessä; b) muuntaa osa kotimaisten datakeskusten käyttämästä sähköstä uusiutuvaksi energiaksi; ja c) tehdä puolijohde- ja tietoliikenneteollisuudesta hiilineutraalia vuoteen 2040 mennessä.

Kesällä 2021 meillä oli tilaisuus esitellä SEL:n hypertehoa säästävä kiteinen oksidipuolijohde LSI (OSLSI) -teknologia talous-, kauppa- ja teollisuusministeriölle (METI). Pääministerille oli kerrottu SEL:n OSLSI-teknologian mahdollisuuksista edistää hallituksen vihreän politiikan tavoitteita, ja hän oli kiinnostunut kuulemaan siitä lisää. Meitä pyydettiin laatimaan asiakirja, jossa esitellään tämän tekniikan ominaisuuksia. Asiakirja toimi pohjana METI:n apulaispääjohtajan pääministerille antamalle yksityiskohtaiselle tiedotukselle SEL:stä ja teknologiastamme. Sitten METI seurasi meitä uudelleen.

Uskomme, että uraauurtavan OSLSI-teknologiamme laajan käyttöönoton ja käytön saavuttaminen auttaa merkittävästi ratkaisemaan ilmaston lämpenemisen.

Vuonna 2016 ilmoittautumisesi uusittiin vuonna Guinness World Records kuten keksijälle myönnettiin eniten patentteja. Sinulla oli tuolloin yli 11,350 XNUMX patenttia nimellesi. Mikä inspiroi työssäsi ja saa sinut jatkamaan uraauurtavien teknologioiden kehittämistä tällä alalla?

Olin aina saavuttanut huonot pisteet koulussa, mutta toisena yliopistovuotena aloin työskennellä professori Yogoro Katon kanssa (myöhemmin hänestä tuli emeritusprofessori Tokyo Institute of Technologyssa), ja hän tuki minua suuresti. Työskentelin hänen kanssaan viisi vuotta. Kun kerroin hänelle haluavani mennä Stanfordin yliopistoon Yhdysvaltoihin, joka oli tuolloin puolijohteiden Mekka, hän oli minulle raivoissani ja sai minut jatkamaan opintojani Japanissa hänen ohjauksessaan. Elämää ei voi verrata, joten en tiedä, oliko valintani luopua Yhdysvaltoihin menemisestä hyvä vai ei, mutta se oli varmasti käännekohta elämässäni. En aloittanut loistavana opiskelijana, mutta kiitos professori Katon, joka otti minut siipiensä alle, olen täällä tänään. Ja jatkan tutkimustani pysyäkseni uskossa hänen opetuksiinsa. Hän oli loistava opettaja.

Kaikki päivittäisessä käytössämme olevat elektroniset laitteet, älypuhelimet, kannettavat tietokoneet, televisiot, tietokoneet ja niin edelleen käyttävät puolijohteita... Ihmiset eivät yleensä tiedä, että näitä laitteita käyttäessään ne kuluttavat valtavia määriä sähköä, mikä edistää ilmaston lämpenemistä.

SEL keskittyy edelleen uraauurtavien uusien teknologioiden kehittämiseen. Kuinka patentointi tukee teknologioidenne leviämistä ja käyttöönottoa ympäri maailmaa?

T&K-painotteisena yrityksenä patentit ovat meille erittäin tärkeitä, kuten professori Kato opetti. Immateriaalioikeus on loistava mekanismi, mutta patentit eivät tuota tuloja, elleivät niiden suojaamat tuotteet ole markkinakelpoisia. Vain T&K-yrityksen luonne on sellainen, että on välttämätöntä päästä markkinoille mahdollisimman monta kertaa ja mahdollisimman tehokkaasti.

Immateriaalioikeusvalikoimamme avulla voimme luottavaisesti nostaa kanteen mitä tahansa oikeuksiamme loukkaavaa osapuolta vastaan ​​säikähtämättä. Tällä tavalla olemme pystyneet hyödyntämään oikeuksiamme ja kasvattamaan markkinaosuuttamme tehokkaasti. On kuitenkin tärkeää, että sinulla on patenttioikeus, jota voidaan käyttää oikein. Siksi T&K-tuloksiin perustuvan patenttiselvityksen laatiminen, jossa patentin tarkoitus ja vaikutus selkeästi ilmaistaan, on niin tärkeää. Lisäksi patentin strateginen käyttö on välttämätöntä T&K-toiminnan laajentumiselle, patentin arvon nousulle ja lisenssitulojen kasvulle. Patenttioikeuksien strateginen käyttö voi edellyttää myös oikeustoimia.

Voitko sanoa muutaman sanan SEL:n innovaatiokulttuurista ja sen ohjaavista periaatteista?

SEL:n perustamisesta vuonna 1980 lähtien olemme sitoutuneet edistämään maailman kehitystä T&K:n kautta. Ensimmäinen yhteistyökumppanimme oli Sharp Corporation, joka oli tuolloin maailman johtava puolijohde- ja nestekidenäyttötelevisioiden valmistaja. Kumppanuus syntyi tuttavan esittelyn ansiosta. Kuitenkin, kun aloimme tehdä tutkimusta Sharpin kanssa, he katsoivat, että T&K-tasomme oli liian alhainen. Siitä lähtien SEL työskenteli kovasti saavuttaakseen Sharpin vaaditun tason. Jotkut heidän vaatimuksistaan ​​vaikuttivat aluksi ylivoimaisilta, mutta onnistuimme pysymään niiden perässä.

Uskon, että vain T&K:n ja kovan työn avulla menestymme. Kun kumppanisi osoittavat tiettyjä ongelmia, joihin on puututtava, ja työntekijäsi tekevät lujasti töitä saavuttaakseen ne, saavutat parempia tuloksia. En usko, että innovaatiot koskaan toimi, jos vain pyydät kumppaniasi opettamaan sinua tai tekemään asiat sinulle helpoksi. Se ei toimi, jos sinulla ei ole sitoutumista ja halua saavuttaa uusia asiantuntemustasoja vastaamaan kumppanisi tarpeisiin. T&K-tason parantamiseksi on välttämätöntä löytää yritys, joka venyttää sinua teknisesti ja säilyttää tasavertaisen suhteen kumppanina.

WIPO GREEN on julkinen foorumi, joka pyrkii edistämään globaaleja innovaatioita vihreiden teknologioiden alalla. Oletko valmis tukemaan tätä aloitetta?

Ilmaston lämpenemisen hillitseminen on ihmiskunnan tärkein ongelma nykyään. WIPO VIHREÄ on erittäin tärkeä aloite, jolla pyritään valjastamaan immateriaalioikeuksien järjestelmän voimat ympäristön suojelemiseksi. Näemme, että WIPO GREEN voisi olla tärkeä väline, joka mahdollistaa erittäin energiatehokkaiden OSLSI:n nopean ja laajan käyttöönoton ja käytön ympäri maailmaa. Uskon, että yhteistyö kansainvälisten järjestöjen, kuten WIPO:n, kanssa on välttämätöntä tämän tavoitteen saavuttamiseksi.

Mitä neuvoja sinulla on nuorille tutkijoille, jotka haluavat rakentaa parempaa tulevaisuutta?

Aiemmin japanilaisia ​​yrityksiä ohjasi sitoutuminen laatuun ja kovaan työhön sekä usko, että vastoinkäymiset tekevät ihmisistä viisaita. Mutta tänään se on kadonnut kokonaan. Meidän on elvytettävä tämä usko, jos haluamme jatkaa menestymistä. Henkilöresurssit ja henkinen omaisuus ovat erittäin tärkeitä Japanille. Meidän on tehtävä enemmän edistääksemme tuomioistuimissa parempaa ymmärrystä arvosta tekijänoikeuksien (IP) oikeudet ja erityisesti patentit. Meidän on myös edistettävä suuren yleisön tietoisuutta teollis- ja tekijänoikeuksien merkityksestä. Ainoa tapa Japanille säilyttää kilpailukykynsä kansainvälisesti on hyödyntää immateriaalioikeuksiamme.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• Lähde: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html