שבבי זיכרון מהדור החדש מבטיחים לצמצם את השימוש באנרגיה

יוני 2022

By קתרין ג'וול, חטיבת מידע והסברה דיגיטלית, WIPO, יוקה אוקיטה ו Tomomi Taguchi, משרד WIPO יפן

מוליכים למחצה, "המוח של האלקטרוניקה המודרנית", שבלעדיהם המכשירים הדיגיטליים שאנו משתמשים בהם מדי יום לא היו עובדים, היו אחראים להנעת התקדמות הטכנולוגיות הדיגיטליות במשך עשרות שנים. החברה היפנית החלוצה, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL), היא מובילה עולמית בתחום זה, וממשיכה לפרוץ דרך בפיתוח טכנולוגיות מוליכים למחצה בעלות ביצועים גבוהים מהדור הבא. מייסד החברה ונשיא החברה, מר שונפיי ימאזאקי, ממציא "זיכרון הבזק", הוא הממציא הפורה ביותר בעולם מבחינת מספר פטנטים הוא השיג, לפי ספר שיאים של גינס. מר ימאזאקי דן במחויבות של SEL להשגת ניטרליות פחמן באמצעות חדשנות, בחשיבות הקניין הרוחני למודל העסקי שלה ובתרבות החדשנות הפתוחה התומכת בעבודתה החלוצית של SEL.

ספר לנו על המיקוד הנוכחי של עבודתה של SEL וכיצד היא תומכת ביעדים סביבתיים גלובליים.

אני עוסק בתחום המוליכים למחצה כבר כמה עשורים, מאז שהמצאתי ורשמתי פטנט על מה שמכונה זיכרון פלאש (פטנט מס' JP 886343), בגיל 28 בשנת 1970. זיכרון פלאש מוטבע ברוב הציוד האלקטרוני מכשירים שאנו משתמשים בהם מדי יום. בעיקרו של דבר, זה מאפשר לאחסן נתונים ומידע גם כשהמכשיר כבוי. זיכרון פלאש הוא גם הצורה הזולה ביותר של זיכרון מוליכים למחצה או אחסון נתונים. מעולם לא חלמתי ששילוב הסיליקון בקנה מידה גדול (Si LSI) – שאיפשר להפוך את שבבי המחשב לחזקים כל כך מבחינת מיקרו-עיבוד ויכולת אחסון הנתונים שלהם – יהיה כה נרחב, וגם לא יתרום להתחממות כדור הארץ בגלל צריכת החשמל הגבוהה שלו.

בשנת 2009 מצאנו מבנה גבישי חדש של מוליכים למחצה תחמוצת (מבנה CAAC), מה שגורם לחיסכון באנרגיה של שבבי מחשב או LSIs. כבר יותר מ-10 שנים, אנו עורכים מו"פ אינטנסיבי לשיפור הביצועים של LSIs כדי להפחית את הכוח הנצרך על ידי מרכזי נתונים ומחשבי על.

המטרה שלנו היא להפוך את המוליכים למחצה ליעילים יותר באנרגיה. באמצעות עבודתנו החלוצית, פיתחנו חומר מוליכים למחצה חדש עם מאפייני שימור זרם גבוהים. ל-Si FET יש זרם דליפה של בערך 10^-12A/µｍ כאשר כבוי; מצד שני, ל-OS FET (טרנזיסטור אפקט שדה של מוליכים למחצה תחמוצת גבישית) יש זרם מחוץ למצב נמוך במיוחד של 10^-24A/µｍ. זה אומר שניתן לשמור נתונים לאורך זמן. על ידי ניצול מאפייני שימור זרם גבוהים אלה והתכונות החשמליות הטובות של הסיליקון, פיתחנו מבנה מרוכב Si/OS חדש. על ידי ניצול האפקט הסינרגי המשולב שלהם, אנו שואפים ליצור התקני מוליכים למחצה בעלי תכונות חיסכון גדולות יותר בחשמל שניתן להשיג באמצעות טכנולוגיית סיליקון בלבד. קליטה רחבה ושימוש בטכנולוגיה חדשה זו יתרמו רבות למאבק בהתחממות כדור הארץ.

למי שלא מכיר מוליכים למחצה, האם תוכל לומר כמה מילים על התפקיד שהם ממלאים וחשיבותם בעולם המודרני?

כל המכשירים האלקטרוניים שבהם אנו משתמשים מדי יום, הסמארטפונים, המחשבים הניידים, הטלוויזיות, המחשבים וכן הלאה, משתמשים במוליכים למחצה. השימוש בהם הפך כל כך נפוץ וכל כך נפוץ עד שאנשים נוטים לקחת את תפקידם וחשיבותם כמובן מאליו. אנשים בדרך כלל אינם מודעים לכך שבשימוש במכשירים אלה הם צורכים כמויות עצומות של חשמל, אשר בתורו תורם להתחממות כדור הארץ.

כיצד העבודה של SEL משתלבת בשאיפותיהן של יפן ומדינות אחרות לבצע דיגיטציה ושחרור פחמן של כלכלתן?

תוכנית הפעולה של אסטרטגיית הצמיחה של יפן שאושרה ביוני 2021, על ידי מר יושיהיד סוגה שהיה ראש הממשלה באותה תקופה, מדגישה את מחויבותה של הממשלה לקדם את הפיתוח והייצור של טכנולוגיות מוליכים למחצה מתקדמות, בהתחשב בתכונותיהם צריכות האנרגיה הנמוכות. האסטרטגיה גם מתארת ​​את מטרת הממשלה: א) להפוך את כל מרכזי הנתונים החדשים לחסכוניים באנרגיה ב-30% עד 2030; ב) להמיר חלק מהחשמל המשמש את מרכזי הנתונים הביתיים לאנרגיה מתחדשת; ו-ג) להפוך את תעשיות המוליכים למחצה ותקשורת המידע לפחמן ניטרלי עד 2040.

בקיץ 2021, הייתה לנו הזדמנות להציג את טכנולוגיית המוליכים למחצה גבישי תחמוצת גבישי LSI (OSLSI) חסכוני-היפר-חשמל של SEL למשרד הכלכלה, המסחר והתעשייה (METI). ראש הממשלה קיבל מידע על הפוטנציאל של טכנולוגיית OSLSI של SEL לתרום ליעדי המדיניות הירוקה של הממשלה, והיה מעוניין ללמוד עוד על כך. הוזמנו להכין מסמך המתאר את המאפיינים של אותה טכנולוגיה. המסמך שימש בסיס לתדרוך מפורט על SEL והטכנולוגיה שלנו על ידי סגן מנכ"ל METI לראש הממשלה. לאחר מכן, METI עקבה אחרינו שוב.

אנו מאמינים שהשגת קליטה נרחבת ושימוש בטכנולוגיית OSLSI החלוצית שלנו תתרום תרומה משמעותית לפתרון ההתחממות הגלובלית.

בשנת 2016, הערך שלך חודש ב ספר שיאים של גינס בתור הממציא שזוכה להכי הרבה פטנטים. באותו זמן, היו לך למעלה מ-11,350 פטנטים על שמך. מה מעורר השראה בעבודתך ומניע אותך להמשיך ולפתח טכנולוגיות חלוציות בתחום זה?

תמיד קיבלתי ציון גרוע בבית הספר, אבל בשנה השנייה שלי באוניברסיטה, התחלתי לעבוד עם פרופסור יוגורו קאטו (לאחר מכן, הוא הפך לפרופסור אמריטוס במכון הטכנולוגי של טוקיו), והוא מאוד תמך בי. עבדתי איתו חמש שנים. כשאמרתי לו שאני רוצה ללכת לאוניברסיטת סטנפורד בארצות הברית, שהייתה אז המכה של מוליכים למחצה, הוא זעם עלי ושכנע אותי להמשיך את לימודיי ביפן בהדרכתו. אי אפשר להשוות חיים, אז אני לא יודע אם הבחירה שלי לוותר על נסיעה לארצות הברית הייתה טובה או לא, אבל זו בהחלט הייתה נקודת מפנה בחיי. לא התחלתי כסטודנט מבריק, אבל הודות לפרופסור קאטו, שלקח אותי תחת חסותו, אני כאן היום. ואני ממשיך במחקר שלי כדי לשמור על אמון בתורתו. הוא היה מורה נהדר.

כל המכשירים האלקטרוניים שאנו משתמשים בהם מדי יום, הסמארטפונים, המחשבים הניידים, הטלוויזיות, המחשבים וכן הלאה משתמשים במוליכים למחצה... אנשים בדרך כלל אינם מודעים לכך שבשימוש במכשירים אלה הם צורכים כמויות עצומות של חשמל, מה שתורם להתחממות כדור הארץ.

SEL ממשיכה להתמקד בפיתוח של טכנולוגיות חלוציות חדשות. כיצד פטנט תומך בהפצה ובקליטה של ​​הטכנולוגיות שלך ברחבי העולם?

כחברה ממוקדת מו"פ, פטנטים חשובים לנו ביותר, בדיוק כפי שלימד אותנו פרופסור קאטו. קניין רוחני הוא מנגנון נהדר, אבל פטנטים אינם מייצרים הכנסה אלא אם כן המוצרים שהם מגנים עליהם ניתנים לשיווק. טבעה של חברת מו"פ בלבד הוא כזה שחיוני לצאת לשוק כמה פעמים וביעילות האפשרית.

עם תיק זכויות הקניין הרוחני שלנו, אנו יכולים להגיש תביעה בביטחון נגד כל צד שמפר את זכויותינו מבלי להירתע. בדרך זו, הצלחנו למנף את זכויותינו ולהרחיב את נתח השוק שלנו בצורה יעילה. עם זאת, חשוב שתהיה לך זכות פטנט שניתן לנצל כראוי. לכן ניסוח מפרט פטנט המבוסס על תוצאות מו"פ ואשר מציין בבירור את מטרת הפטנט והשפעתו היא כה חשובה. יתרה מכך, שימוש אסטרטגי בפטנט חיוני להרחבת פעילות המו"פ, לעלייה של ערך הפטנט ולהגדלת ההכנסה מרישוי. שימוש אסטרטגי בזכויות פטנט עשוי להיות כרוך גם בהליכים משפטיים.

האם תוכל לומר כמה מילים על תרבות החדשנות של SEL והעקרונות המנחים שלה?

מאז הוקמה SEL בשנת 1980, אנו מחויבים לתרום להתקדמות העולם באמצעות מו"פ. השותף הראשון שלנו היה Sharp Corporation, מובילה עולמית בתחום מוליכים למחצה וטלוויזיות עם גביש נוזלי באותה תקופה. השותפות נוצרה בזכות הקדמה של מכר. עם זאת, כשהתחלנו לעשות מחקר עם שארפ, הם חשבו שרמת המו"פ שלנו נמוכה מדי. מנקודה זו, SEL עבדה קשה כדי להגיע לרמה הנדרשת של שארפ. חלק מהדרישות שלהם נראו מהמם בהתחלה, אבל הצלחנו לעמוד בקצב שלהם.

אני מאמין שרק באמצעות מו"פ ועבודה קשה נצליח. כאשר השותפים שלך מצביעים על נושאים ספציפיים שיש לטפל בהם והעובדים שלך עובדים קשה כדי להשיג אותם, אתה תפיק תוצאות טובות יותר. אני לא חושב שחדשנות אי פעם תעבוד אם פשוט תבקש מבן הזוג שלך ללמד אותך או להקל עליך. זה לא יעבוד אם אין לך את המחויבות והדחף להשיג רמות חדשות של מומחיות כדי לענות על הצרכים של בן הזוג שלך. כדי לשפר את רמות המו"פ חיוני למצוא חברה שתמתח אותך מבחינה טכנית, תוך שמירה על מערכת יחסים שווה כשותף.

WIPO GREEN היא פלטפורמה ציבורית השואפת לקדם חדשנות גלובלית בתחום הטכנולוגיות הירוקות. האם אתה מוכן לתמוך ביוזמה זו?

התמודדות עם התחממות כדור הארץ היא הנושא החשוב ביותר שעומד בפני האנושות כיום. WIPO גרין היא יוזמה חשובה ביותר המבקשת לרתום את כוחה של מערכת הקניין הרוחני להגנה על הסביבה. אנו רואים ש-WIPO GREEN יכול להיות כלי חשוב כדי לאפשר קליטה ושימוש מהירים ונרחבים ברחבי העולם של OSLSIs, שהם חסכוניים מאוד באנרגיה. אני מאמין ששיתוף פעולה עם ארגונים בינלאומיים כמו WIPO חיוני להשגת מטרה זו.

איזו עצה יש לך למדענים צעירים עם שאיפות לבנות עתיד טוב יותר?

בעבר, חברות יפניות היו מונעות ממחויבות לאיכות ועבודה קשה ומהאמונה שמצוקות גורמות לאנשים להיות חכמים. אבל היום זה כמעט נעלם. אנחנו צריכים להצית מחדש את האמונה הזו אם אנחנו רוצים להמשיך לשגשג. משאבי אנוש וקניין רוחני חשובים ביותר עבור יפן. אנחנו צריכים לעשות יותר כדי לקדם הבנה גדולה יותר בבתי המשפט של הערך של קניין רוחני זכויות (IP), ופטנטים בפרט. כמו כן, עלינו לקדם מודעות רבה יותר בקרב הציבור הרחב לחשיבות הקניין הרוחני. הדרך היחידה של יפן להישאר תחרותית בינלאומית היא באמצעות שימוש בקניין הרוחני שלנו.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. ידע מוגבר. גישה כאן.
• מקור: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html