Geheugenchips van de nieuwe generatie beloven het energieverbruik te verminderen

juni 2022

By Catharina Jewel, Afdeling Informatie en Digitale Outreach, WIPO, Yuka Okakita en Tomomi Taguchi, WIPO Japan-kantoor

Halfgeleiders, 'het brein van moderne elektronica', zonder welke de digitale apparaten die we dagelijks gebruiken niet zouden werken, zijn al tientallen jaren verantwoordelijk voor de vooruitgang in digitale technologieën. Het baanbrekende Japanse bedrijf Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL), is een wereldleider op dit gebied en blijft nieuwe wegen inslaan in de ontwikkeling van hoogwaardige halfgeleidertechnologieën van de volgende generatie. De oprichter en president van het bedrijf, de heer Shunpei Yamazaki, uitvinder van "flash-geheugen", is 's werelds meest productieve uitvinder in termen van het aantal patenten hij heeft verkregen, volgens Guinness World Records. De heer Yamazaki bespreekt de inzet van SEL om koolstofneutraliteit te bereiken door middel van innovatie, het belang van intellectueel eigendom voor zijn bedrijfsmodel en de cultuur van open innovatie die het pionierswerk van SEL ondersteunt.

Vertel ons over de huidige focus van het werk van SEL en hoe het wereldwijde milieudoelstellingen ondersteunt.

Ik werk al tientallen jaren op het gebied van halfgeleiders, sinds ik in 886343, op 28-jarige leeftijd, op 1970-jarige leeftijd wat bekend staat als flash-geheugen (patentnr. JP XNUMX) uitvond en patenteerde. apparaten die we dagelijks gebruiken. In wezen maakt het het mogelijk om gegevens en informatie op te slaan, zelfs als het apparaat is uitgeschakeld. Flash-geheugen is ook de goedkoopste vorm van halfgeleidergeheugen of gegevensopslag. Ik had nooit durven dromen dat de silicium grootschalige integratie (Si LSI) – die het mogelijk maakte om computerchips zo krachtig te maken in termen van hun microverwerkings- en gegevensopslagcapaciteit – zo wijdverspreid zou zijn, noch dat het zou bijdragen aan de opwarming van de aarde vanwege het hoge stroomverbruik.

In 2009 vonden we een nieuwe kristalstructuur van oxidehalfgeleiders (CAAC-structuur), die zorgt voor meer energiebesparende computerchips of LSI's. Al meer dan 10 jaar voeren we intensieve R&D uit om de prestaties van LSI's te verbeteren en zo het stroomverbruik van datacenters en supercomputers te verminderen.

Ons doel is om halfgeleiders energiezuiniger te maken. Door ons pionierswerk hebben we een nieuw halfgeleidermateriaal ontwikkeld met hoge stroomretentie-eigenschappen. Een Si FET heeft een lekstroom van ongeveer 10^-12A/µｍ indien uitgeschakeld; aan de andere kant heeft een OS FET (kristallijne oxide halfgeleider veldeffecttransistor) een extreem lage uitschakelstroom van 10^-24A/µｍ. Dat betekent dat gegevens lang bewaard kunnen worden. Door gebruik te maken van deze hoge stroomretentie-eigenschappen en de goede elektrische eigenschappen van silicium, hebben we een nieuwe Si/OS-composietstructuur ontwikkeld. Door gebruik te maken van hun gecombineerde synergetische effect, streven we ernaar halfgeleiderapparaten te creëren met grotere energiebesparende eigenschappen die alleen met siliciumtechnologie zouden kunnen worden bereikt. Een brede acceptatie en gebruik van deze nieuwe technologie zal in grote mate bijdragen aan de strijd tegen de opwarming van de aarde.

Voor degenen die niet bekend zijn met halfgeleiders, kunt u een paar woorden zeggen over de rol die ze spelen en hun belang in de moderne wereld?

Alle elektronische apparaten die we dagelijks gebruiken, onze smartphones, laptops, televisies, computers enzovoort, maken gebruik van halfgeleiders. Het gebruik ervan is zo wijdverspreid en zo gewoon geworden dat mensen de neiging hebben om hun rol en belangrijkheid als vanzelfsprekend te beschouwen. Mensen zijn zich er over het algemeen niet van bewust dat ze bij het gebruik van deze apparaten enorme hoeveelheden elektriciteit verbruiken, wat op zijn beurt weer bijdraagt ​​aan de opwarming van de aarde.

Hoe past het werk van SEL in de ambities van Japan en andere landen om hun economie te digitaliseren en koolstofvrij te maken?

Het Japanse actieplan voor de groeistrategie, dat in juni 2021 is goedgekeurd door de heer Yoshihide Suga, die toen premier was, benadrukt de inzet van de regering om de ontwikkeling en productie van geavanceerde halfgeleidertechnologieën te bevorderen, gezien hun energiezuinige eigenschappen. De strategie schetst ook het doel van de regering om: a) alle nieuwe datacenters tegen 30 2030 procent energiezuiniger te maken; b) een deel van het elektriciteitsverbruik van binnenlandse datacenters omzetten in hernieuwbare energie; en c) de halfgeleider- en informatiecommunicatie-industrie tegen 2040 koolstofneutraal maken.

In de zomer van 2021 kregen we de kans om SEL's hyper-energiebesparende kristallijne oxide halfgeleider LSI (OSLSI) technologie te introduceren bij het Ministerie van Economie, Handel en Industrie (METI). De premier was geïnformeerd over het potentieel van de OSLSI-technologie van SEL om bij te dragen aan de groene beleidsdoelstellingen van de regering, en wilde er meer over weten. We werden uitgenodigd om een ​​document op te stellen waarin de eigenschappen van die technologie worden geschetst. Het document diende als basis voor een gedetailleerde briefing over SEL en onze technologie door de adjunct-directeur-generaal van METI aan de premier. METI volgde ons daarna weer op.

Wij zijn van mening dat het bereiken van wijdverspreide acceptatie en gebruik van onze baanbrekende OSLSI-technologie een belangrijke bijdrage zal leveren aan het oplossen van de opwarming van de aarde.

In 2016 is uw inschrijving verlengd in Guinness World Records als de uitvinder met de meeste patenten. U had toen meer dan 11,350 patenten op uw naam staan. Wat inspireert je werk en drijft je om baanbrekende technologieën op dit gebied te blijven ontwikkelen?

Ik had altijd slecht gescoord op school, maar in mijn tweede jaar op de universiteit begon ik te werken met professor Yogoro Kato (vervolgens werd hij emeritus professor aan het Tokyo Institute of Technology), en hij steunde me enorm. Ik heb vijf jaar met hem samengewerkt. Toen ik hem vertelde dat ik naar Stanford University in de Verenigde Staten wilde gaan, destijds het mekka van halfgeleiders, was hij woedend op mij en overtuigde hij me om mijn studie in Japan voort te zetten onder zijn leiding. Je kunt levens niet vergelijken, dus ik weet niet of mijn keuze om op te geven om naar de Verenigde Staten te gaan een goede was of niet, maar het was zeker een keerpunt in mijn leven. Ik begon niet als een briljante student, maar dankzij professor Kato, die me onder zijn hoede nam, ben ik hier vandaag. En ik zet mijn onderzoek voort om trouw te blijven aan zijn leringen. Hij was een geweldige leraar.

Alle elektronische apparaten die we elke dag gebruiken, onze smartphones, laptops, televisies, computers enzovoort, gebruiken halfgeleiders... Mensen zijn zich er over het algemeen niet van bewust dat ze bij het gebruik van deze apparaten enorme hoeveelheden elektriciteit verbruiken, wat bijdraagt ​​aan de opwarming van de aarde.

SEL blijft zich richten op de ontwikkeling van baanbrekende, nieuwe technologieën. Hoe ondersteunt octrooiering de verspreiding en acceptatie van uw technologieën over de hele wereld?

Als een op R&D gericht bedrijf zijn octrooien voor ons uiterst belangrijk, zoals professor Kato ons heeft geleerd. Intellectueel eigendom is een geweldig mechanisme, maar patenten genereren geen inkomsten tenzij de producten die ze beschermen verhandelbaar zijn. De aard van een R&D-only bedrijf is zodanig dat het essentieel is om de markt zo vaak en zo efficiënt mogelijk te betreden.

Met ons portfolio aan intellectuele eigendomsrechten kunnen we met een gerust hart optreden tegen elke partij die inbreuk maakt op onze rechten, zonder terugdeinzen. Op deze manier hebben we onze rechten kunnen benutten en ons marktaandeel effectief kunnen vergroten. Wel is het belangrijk om een ​​octrooirecht te hebben dat goed benut kan worden. Daarom is het zo belangrijk om een ​​octrooispecificatie op te stellen die gebaseerd is op R&D-resultaten en die duidelijk het doel en effect van het octrooi vermeldt. Bovendien is strategisch gebruik van een octrooi essentieel om de R&D-activiteiten uit te breiden, de waarde van het octrooi te laten toenemen en de inkomsten uit licenties te laten groeien. Strategisch gebruik van octrooirechten kan ook juridische stappen inhouden.

Kunt u iets zeggen over de innovatiecultuur van SEL en haar leidende principes?

Sinds de oprichting van SEL in 1980 zetten we ons in om bij te dragen aan de vooruitgang van de wereld door middel van R&D. Onze eerste partner was Sharp Corporation, destijds een wereldleider op het gebied van halfgeleiders en LCD-televisies. De samenwerking is tot stand gekomen dankzij een kennismaking van een kennis. Toen we echter onderzoek gingen doen met Sharp, vonden ze dat ons R&D-niveau te laag was. Vanaf dat moment werkte SEL hard om het vereiste niveau van Sharp te bereiken. Sommige van hun eisen leken aanvankelijk overweldigend, maar we zijn erin geslaagd om ze bij te houden.

Ik geloof dat we alleen succesvol zullen zijn door R&D en hard werken. Wanneer uw partners specifieke problemen aangeven die moeten worden aangepakt en uw medewerkers hard werken om deze te bereiken, boekt u betere resultaten. Ik denk niet dat innovatie ooit zal werken als je je partner gewoon vraagt ​​om het je te leren of het je gemakkelijk te maken. Het zal niet werken als u niet de inzet en drive hebt om nieuwe niveaus van expertise te bereiken om aan de behoeften van uw partner te voldoen. Om het R&D-niveau te verbeteren, is het van essentieel belang om een ​​bedrijf te vinden dat u technisch zal uitdagen, terwijl u als partner een gelijkwaardige relatie onderhoudt.

WIPO GREEN is een openbaar platform dat wereldwijde innovatie op het gebied van groene technologieën wil bevorderen. Bent u bereid dit initiatief te steunen?

Het aanpakken van de opwarming van de aarde is het belangrijkste probleem waarmee de mensheid vandaag wordt geconfronteerd. WIPO GROEN is een zeer belangrijk initiatief dat de kracht van het systeem van intellectueel eigendom probeert te benutten om het milieu te beschermen. We zien dat WIPO GREEN een belangrijk middel zou kunnen zijn om de snelle en wijdverbreide acceptatie en het wereldwijde gebruik van OSLSI's, die zeer energie-efficiënt zijn, mogelijk te maken. Ik geloof dat samenwerking met internationale organisaties zoals WIPO essentieel is om dit doel te bereiken.

Welk advies heb je voor jonge wetenschappers met aspiraties om een ​​betere toekomst op te bouwen?

In het verleden werden Japanse bedrijven gedreven door toewijding aan kwaliteit en hard werken en de overtuiging dat tegenspoed mensen wijs maakt. Maar vandaag is dat zo goed als verdwenen. We moeten dat geloof nieuw leven inblazen als we willen blijven gedijen. Human resources en intellectueel eigendom zijn uiterst belangrijk voor Japan. We moeten meer doen om bij de rechtbanken meer begrip te kweken voor de waarde van intellectueel eigendom (IP) rechten, en patenten in het bijzonder. We moeten ook het grote publiek meer bewust maken van het belang van intellectueel eigendom. De enige manier voor Japan om internationaal concurrerend te blijven, is door gebruik te maken van ons intellectueel eigendom.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• Bron: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html