Az új generációs memóriachipek az energiafelhasználás csökkentését ígérik

június 2022

By Catherine Jewell, Információs és digitális tájékoztatási osztály, WIPO, Yuka Okakita és a Tomomi Taguchi, WIPO Japán Iroda

A félvezetők, „a modern elektronika agya”, amelyek nélkül nem működnének a mindennapjaink által használt digitális eszközök, évtizedek óta felelősek a digitális technológiák fejlődéséért. Az úttörő japán vállalat, a Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL) világelső ezen a területen, és továbbra is új utat tör a nagy teljesítményű, következő generációs félvezető technológiák fejlesztésében. A cég alapítója és elnöke, Shunpei Yamazaki úr, a „flashmemória” feltalálója a világ legtermékenyebb feltalálója a memóriák számát tekintve. szabadalmak szerint megszerezte Guinness World Records. Yamazaki úr megvitatja a SEL elkötelezettségét a szén-dioxid-semlegesség innováción keresztüli elérése mellett, a szellemi tulajdon fontosságát üzleti modelljében, valamint a nyitott innováció kultúráját, amely támogatja a SEL úttörő munkáját.

Meséljen nekünk a SEL tevékenységének jelenlegi fókuszáról, és arról, hogyan támogatja a globális környezetvédelmi célokat.

Több évtizede dolgozom a félvezetők területén, amióta 886343-ben, 28 évesen feltaláltam és szabadalmaztattam az úgynevezett flash memóriát (szabadalom sz. JP 1970). eszközöket, amelyeket minden nap használunk. Lényegében lehetővé teszi az adatok és információk tárolását akkor is, ha a készülék ki van kapcsolva. A flash memória a félvezető memória vagy adattárolás legolcsóbb formája is. Álmomban sem gondoltam volna, hogy a szilícium nagyméretű integráció (Si LSI) – amely lehetővé tette a számítógépes chipek mikrofeldolgozási és adattárolási kapacitását tekintve ilyen nagy teljesítményűvé tételét – ennyire elterjedt lesz, és hogy hozzájárul a globális felmelegedéshez. nagy fogyasztása miatt.

2009-ben megtaláltuk az oxid félvezetők új kristályszerkezetét (CAAC szerkezet), amely energiatakarékosabb számítógépes chipeket vagy LSI-ket tesz lehetővé. Immár több mint 10 éve folytatunk intenzív kutatás-fejlesztést az LSI-k teljesítményének javítása érdekében, hogy csökkentsük az adatközpontok és szuperszámítógépek energiafogyasztását.

Célunk a félvezetők energiahatékonyabbá tétele. Úttörő munkánkkal új félvezető anyagot fejlesztettünk ki, amely magas áramtartási jellemzőkkel rendelkezik. Egy Si FET szivárgási árama körülbelül 10^-12A/µｍ kikapcsolt állapotban; másrészt az OS FET (kristályos oxid félvezető térhatású tranzisztor) rendkívül alacsony, 10-es kikapcsolási árammal rendelkezik.^-24A/µｍ. Ez azt jelenti, hogy az adatok hosszú ideig megőrizhetők. Ezeket a nagy áramvisszatartási jellemzőket és a szilícium jó elektromos tulajdonságait kihasználva új Si/OS kompozit szerkezetet fejlesztettünk ki. Kombinált szinergikus hatásukat kihasználva nagyobb energiatakarékossági tulajdonságokkal rendelkező félvezető eszközöket kívánunk létrehozni, amelyeket egyedül szilícium technológiával lehetne elérni. Ennek az új technológiának a széles körű elterjedése és alkalmazása nagyban hozzájárul a globális felmelegedés elleni küzdelemhez.

Azok számára, akik nem ismerik a félvezetőket, szólnának néhány szót a szerepükről és a modern világban betöltött fontosságukról?

A mindennapi használatunkban minden elektronikus eszköz, okostelefonunk, laptopunk, televíziónk, számítógépünk és így tovább, félvezetőket használ. Használatuk annyira elterjedt és olyan általánossá vált, hogy az emberek hajlamosak természetesnek venni szerepüket és fontosságukat. Az emberek általában nincsenek tisztában azzal, hogy ezeknek az eszközöknek a használata során hatalmas mennyiségű villamos energiát fogyasztanak, ami viszont hozzájárul a globális felmelegedéshez.

Hogyan illeszkedik a SEL munkája Japán és más országok gazdaságuk digitalizálására és szén-dioxid-mentesítésére irányuló törekvéseibe?

A Japán Növekedési Stratégiai Akcióterve, amelyet 2021 júniusában fogadott el Yoshihide Suga úr, aki akkoriban volt miniszterelnök, kiemeli a kormány elkötelezettségét a fejlett félvezető technológiák fejlesztésének és gyártásának előmozdítása mellett, tekintettel azok alacsony energiafogyasztási tulajdonságaira. A Stratégia felvázolja a Kormány céljait is, hogy: a) 30-ra minden új adatközpont 2030 százalékkal energiahatékonyabb legyen; b) a hazai adatközpontok által felhasznált villamos energia egy részét megújuló energiává alakítani; és c) 2040-ig szénsemlegessé kell tenni a félvezető- és információs kommunikációs iparágakat.

2021 nyarán lehetőségünk nyílt a SEL hiperenergia-takarékos kristályos oxid félvezető LSI (OSLSI) technológiájának bemutatására a Gazdasági, Kereskedelmi és Ipari Minisztériumban (METI). A miniszterelnök tájékoztatást kapott arról, hogy a SEL OSLSI technológiája hozzájárulhat a kormány zöldpolitikai céljaihoz, és szeretne többet megtudni erről. Felkérést kaptunk, hogy készítsünk egy dokumentumot, amely felvázolja a technológia tulajdonságait. A dokumentum alapjául szolgált a SEL-ről és technológiánkról szóló, a METI főigazgató-helyettesének a Miniszterelnökséget vezető miniszternek szóló részletes tájékoztatójához. A METI ezután ismét követett minket.

Meggyőződésünk, hogy úttörő OSLSI technológiánk széles körű elterjedése és használata jelentősen hozzájárul a globális felmelegedés megoldásához.

2016-ban a bejegyzése megújításra került Guinness World Records ahogy a feltaláló a legtöbb szabadalmat tulajdonította. Abban az időben több mint 11,350 XNUMX szabadalom fűződött a nevéhez. Mi inspirálja munkáját, és mi késztet arra, hogy továbbra is úttörő technológiákat fejlesszen ezen a területen?

Mindig is rosszul teljesítettem az iskolában, de az egyetem második évében Yogoro Kato professzorral kezdtem el dolgozni (ezt követően a Tokiói Technológiai Intézet emeritus professzora lett), és ő nagyon támogatott. Öt évig dolgoztam vele. Amikor elmondtam neki, hogy az Egyesült Államokban lévő Stanford Egyetemre szeretnék menni, ami akkoriban a félvezetők Mekkája volt, dühös volt rám, és meggyőzött, hogy az ő irányítása alatt folytassam tanulmányaimat Japánban. Nem lehet összehasonlítani az életeket, így nem tudom, hogy jó volt-e a döntésem, hogy lemondjam az Egyesült Államokban való utazásról, vagy sem, de minden bizonnyal fordulópont volt az életemben. Nem zseniális diákként kezdtem, de Kato professzornak köszönhetően, aki a szárnyai alá vett, ma itt vagyok. És folytatom a kutatást, hogy megtartsam a hitet tanításaiban. Nagyszerű tanár volt.

Az általunk mindennap használt elektronikus eszközök, okostelefonjaink, laptopjaink, televízióink, számítógépeink és így tovább félvezetőket használnak… Az emberek általában nincsenek tisztában azzal, hogy ezeknek az eszközöknek a használata során hatalmas mennyiségű elektromos áramot fogyasztanak, ami hozzájárul a globális felmelegedéshez.

A SEL továbbra is az úttörő, új technológiák fejlesztésére összpontosít. Hogyan támogatja a szabadalmaztatás technológiáinak elterjedését és elterjedését világszerte?

K+F-központú vállalatként a szabadalmak rendkívül fontosak számunkra, ahogy Kato professzor tanította. A szellemi tulajdon nagyszerű mechanizmus, de a szabadalmak csak akkor termelnek bevételt, ha az általuk védett termékek piacképesek. A kizárólag K+F tevékenységet folytató társaságok jellegéből adódóan elengedhetetlen, hogy minél többször és minél hatékonyabban lépjenek piacra.

Szellemi tulajdonjogok portfóliójával bátran pert indíthatunk minden jogainkat megsértő fél ellen. Ily módon sikerült kihasználnunk jogainkat és hatékonyan bővíteni piaci részesedésünket. Fontos azonban, hogy rendelkezzen egy szabadalmi joggal, amelyet megfelelően lehet használni. Ezért olyan fontos egy olyan szabadalmi leírás megalkotása, amely a K+F eredményeken alapul, és egyértelműen meghatározza a szabadalom célját és hatását. Ezenkívül a szabadalom stratégiai felhasználása elengedhetetlen a K+F tevékenységek bővüléséhez, a szabadalom értékének növekedéséhez és az engedélyezésből származó bevétel növekedéséhez. A szabadalmi jogok stratégiai felhasználása jogi lépésekkel is járhat.

Mondana néhány szót a SEL innovációs kultúrájáról és annak vezérelveiről?

A SEL 1980-as megalakulása óta elkötelezettek vagyunk amellett, hogy a K+F révén hozzájáruljunk a világ fejlődéséhez. Első partnerünk a Sharp Corporation volt, amely akkoriban világelső volt a félvezetők és folyadékkristályos kijelzős televíziók területén. A partnerség egy ismerős bemutatkozásának köszönhetően jött létre. Amikor azonban elkezdtünk kutatni a Sharp-pal, úgy ítélték meg, hogy a K+F szintünk túl alacsony. Ettől kezdve a SEL keményen dolgozott, hogy elérje a Sharp által elvárt szintet. Néhány követelésük elsőre elsöprőnek tűnt, de sikerült lépést tartani velük.

Hiszem, hogy csak kutatás-fejlesztéssel és kemény munkával leszünk sikeresek. Ha partnerei rámutatnak konkrét problémákra, amelyekkel foglalkozni kell, és alkalmazottai keményen dolgoznak ezek eléréséért, Ön jobb eredményeket fog produkálni. Nem hiszem, hogy az innováció valaha is működni fog, ha egyszerűen megkéred a párodat, hogy tanítson vagy könnyítse meg a dolgokat. Ez nem fog működni, ha nincs meg az elköteleződés és a késztetés, hogy új szakértelem szinteket érjen el, hogy megfeleljen partnere igényeinek. A K+F szint javításához elengedhetetlen egy olyan céget találni, amely technikailag nyújtja Önt, miközben partnerként egyenlő kapcsolatot tart fenn.

A WIPO GREEN egy nyilvános platform, amely a globális innováció előmozdítására törekszik a zöld technológiák területén. Hajlandó-e támogatni ezt a kezdeményezést?

A globális felmelegedés kezelése ma az emberiség legfontosabb problémája. WIPO GREEN egy nagyon fontos kezdeményezés, amely a szellemi tulajdonjog rendszerének erejét igyekszik kihasználni a környezet védelmében. Úgy látjuk, hogy a WIPO GREEN fontos eszköz lehet a rendkívül energiahatékony OSLSI-k gyors és széles körű elterjedését és alkalmazását világszerte. Úgy gondolom, hogy e cél eléréséhez elengedhetetlen az együttműködés olyan nemzetközi szervezetekkel, mint a WIPO.

Mit tanácsol azoknak a fiatal tudósoknak, akik egy szebb jövőt szeretnének építeni?

A múltban a japán vállalatokat a minőség és a kemény munka iránti elkötelezettség, valamint az a hit vezérelte, hogy a csapások bölcsekké teszik az embereket. De mára ez teljesen eltűnt. Újra kell élesztenünk ezt a hitet, ha továbbra is boldogulni akarunk. Az emberi erőforrások és a szellemi tulajdon rendkívül fontosak Japán számára. Többet kell tennünk annak érdekében, hogy a bíróságok jobban megértsék az értékét szellemi tulajdon (IP) jogok, és különösen a szabadalmak. Emellett elő kell mozdítanunk a nagyközönség körében a szellemi tulajdon fontosságának tudatosítását. Japánnak az egyetlen módja annak, hogy nemzetközi szinten versenyképes maradjon, ha kihasználja szellemi tulajdonunkat.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• Platoblockchain. Web3 metaverzum intelligencia. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html