Ny generasjon minnebrikker lover å kutte energibruken

juni 2022

By Catherine Jewell, avdeling for informasjon og digital oppsøking, WIPO, Yuka Okakita og Tomomi Taguchi, WIPO Japan Office

Halvledere, «hjernen til moderne elektronikk», uten hvilke de digitale enhetene vi bruker hver dag ikke ville fungert, har vært ansvarlige for å drive fremskritt innen digitale teknologier i flere tiår. Det banebrytende japanske selskapet, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL), er verdensledende på dette feltet, og fortsetter å bryte ny mark innen utvikling av høyytelses neste generasjons halvlederteknologier. Selskapets grunnlegger og president, Mr. Shunpei Yamazaki, oppfinneren av "flash-minne", er verdens mest produktive oppfinner når det gjelder antall patenter han har fått i følge Guinness World Records. Mr. Yamazaki diskuterer SELs forpliktelse til å oppnå karbonnøytralitet gjennom innovasjon, betydningen av intellektuell eiendom for forretningsmodellen og kulturen for åpen innovasjon som støtter SELs banebrytende arbeid.

Fortell oss om det nåværende fokuset i SELs arbeid og hvordan det støtter globale miljømål.

Jeg har jobbet med halvledere i flere tiår, helt siden jeg oppfant og patenterte det som kalles flashminne (patent nr. JP 886343), i en alder av 28 år i 1970. Flash-minne er innebygd i det meste av det elektroniske enheter vi bruker hver dag. I hovedsak gjør det det mulig å lagre data og informasjon selv når enheten er slått av. Flash-minne er også den billigste formen for halvlederminne eller datalagring. Jeg hadde aldri drømt om at silisium-storskala-integrasjonen (Si LSI) – som gjorde det mulig å gjøre databrikker så kraftige når det gjelder mikroprosessering og datalagringskapasitet – ville være så utbredt, og heller ikke at den ville bidra til global oppvarming på grunn av det høye strømforbruket.

I 2009 fant vi en ny krystallstruktur av oksidhalvledere (CAAC-struktur), som gir mer energibesparende databrikker eller LSI-er. I mer enn 10 år, nå, har vi drevet intensiv FoU for å forbedre ytelsen til LSI-er for å redusere strømforbruket av datasentre og superdatamaskiner.

Målet vårt er å gjøre halvledere mer energieffektive. Gjennom vårt banebrytende arbeid har vi utviklet et nytt halvledermateriale med høye strømretensjonsegenskaper. En Si FET har en lekkasjestrøm på rundt 10^-12A/µｍ når slått av; på den annen side har en OS FET (crystalline oxide semiconductor field-effect transistor) en ekstremt lav off-state strøm på 10^-24A/µｍ. Det betyr at data kan lagres i lang tid. Ved å dra nytte av disse høye strømretensjonsegenskapene og silisiums gode elektriske egenskaper, har vi utviklet en ny Si/OS-komposittstruktur. Ved å utnytte deres kombinerte synergistiske effekt, tar vi sikte på å skape halvlederenheter med større strømbesparende egenskaper som kan oppnås med silisiumteknologi alene. Bredt opptak og bruk av denne nye teknologien vil i stor grad bidra til kampen mot global oppvarming.

For de som ikke er kjent med halvledere, kan du si noen ord om rollen de spiller og deres betydning i den moderne verden?

Alle de elektroniske enhetene vi bruker hver dag, våre smarttelefoner, bærbare datamaskiner, TV-er, datamaskiner og så videre, bruker halvledere. Bruken av dem har blitt så utbredt og så vanlig at folk har en tendens til å ta sin rolle og betydning for gitt. Folk er generelt ikke klar over at de bruker enorme mengder elektrisitet når de bruker disse enhetene, som igjen bidrar til global oppvarming.

Hvordan passer SELs arbeid inn i ambisjonene til Japan og andre land om å digitalisere og avkarbonisere økonomien deres?

Japans handlingsplan for vekststrategi godkjent i juni 2021 av Yoshihide Suga som var statsminister på den tiden, fremhever regjeringens forpliktelse til å fremme utvikling og produksjon av avanserte halvlederteknologier, gitt deres lavt energiforbrukende egenskaper. Strategien skisserer også regjeringens mål om å: a) gjøre alle nye datasentre 30 prosent mer energieffektive innen 2030; b) konvertere deler av elektrisiteten som brukes av innenlandske datasentre til fornybar energi; og c) gjøre halvleder- og informasjonskommunikasjonsindustrien karbonnøytral innen 2040.

Sommeren 2021 hadde vi en mulighet til å introdusere SELs hyperkraftbesparende krystallinske oksidhalvleder LSI (OSLSI) teknologi til departementet for økonomi, handel og industri (METI). Statsministeren hadde blitt informert om potensialet til SELs OSLSI-teknologi for å bidra til regjeringens grønne politiske mål, og var interessert i å lære mer om det. Vi ble invitert til å utarbeide et dokument som skisserer egenskapene til den teknologien. Dokumentet fungerte som grunnlag for en detaljert orientering om SEL og teknologien vår av visegeneraldirektøren for METI til statsministeren. METI fulgte opp med oss ​​igjen.

Vi tror at å oppnå utbredt opptak og bruk av vår banebrytende OSLSI-teknologi vil gi et betydelig bidrag til å løse global oppvarming.

I 2016 ble oppføringen din fornyet i Guinness World Records som oppfinneren kreditert med flest patenter. På den tiden hadde du over 11,350 XNUMX patenter på navnet ditt. Hva inspirerer arbeidet ditt og driver deg til å fortsette å utvikle banebrytende teknologier på dette feltet?

Jeg hadde alltid skåret dårlig på skolen, men i mitt andre år på universitetet begynte jeg å jobbe med professor Yogoro Kato (senere ble han emeritusprofessor ved Tokyo Institute of Technology), og han støttet meg veldig. Jeg jobbet med ham i fem år. Da jeg fortalte ham at jeg ville gå til Stanford University i USA, som var halvledernes mekka på den tiden, ble han rasende på meg og overbeviste meg om å fortsette studiene mine i Japan under hans veiledning. Du kan ikke sammenligne liv, så jeg vet ikke om valget mitt om å gi opp å reise til USA var bra eller ikke, men det var absolutt et vendepunkt i livet mitt. Jeg startet ikke som en strålende student, men takket være professor Kato, som tok meg under sine vinger, er jeg her i dag. Og jeg fortsetter min forskning for å beholde troen på læren hans. Han var en stor lærer.

Alle de elektroniske enhetene vi bruker hver dag, våre smarttelefoner, bærbare datamaskiner, TV-er, datamaskiner og så videre bruker halvledere... Folk er generelt sett uvitende om at de bruker enorme mengder elektrisitet, noe som bidrar til global oppvarming.

SEL fortsetter å fokusere på utvikling av banebrytende, nye teknologier. Hvordan støtter patentering spredning og opptak av teknologiene dine rundt om i verden?

Som et FoU-fokusert selskap er patenter ekstremt viktig for oss, akkurat som professor Kato lærte oss. Immaterielle rettigheter er en flott mekanisme, men patenter genererer ikke inntekt med mindre produktene de beskytter er salgbare. Naturen til en FoU-bedrift er slik at det er viktig å treffe markedet så mange ganger og så effektivt som mulig.

Med vår portefølje av immaterielle rettigheter kan vi trygt reise en sak mot enhver part som krenker rettighetene våre uten å vike. På denne måten har vi vært i stand til å utnytte våre rettigheter og utvide markedsandelen vår effektivt. Det er imidlertid viktig å ha en patentrett som kan utnyttes riktig. Derfor er det så viktig å utarbeide en patentspesifikasjon som er basert på FoU-resultater og som tydelig angir formålet og effekten av patentet. Videre er strategisk bruk av et patent avgjørende for at FoU-aktiviteter skal utvides, for at verdien av patentet skal øke og for at inntektene fra lisensiering skal vokse. Strategisk bruk av patentrettigheter kan også innebære rettslige skritt.

Kan du si noen ord om SELs innovasjonskultur og dens veiledende prinsipper?

Siden SEL ble etablert i 1980, har vi vært forpliktet til å bidra til verdens fremgang gjennom FoU. Vår første partner var Sharp Corporation, en verdensleder innen halvledere og flytende krystallskjermer på den tiden. Partnerskapet kom i stand takket være en introduksjon fra en bekjent. Men da vi begynte å forske med Sharp, mente de at vårt FoU-nivå var for lavt. Fra det tidspunktet jobbet SEL hardt for å nå Sharps nødvendige nivå. Noen av kravene deres virket overveldende til å begynne med, men vi klarte å holde tritt med dem.

Jeg tror at bare gjennom FoU og hardt arbeid vil vi lykkes. Når partnerne dine påpeker spesifikke problemer som må løses og dine ansatte jobber hardt for å oppnå dem, vil du produsere bedre resultater. Jeg tror aldri innovasjon vil fungere hvis du bare ber partneren din om å lære deg eller gjøre ting enkelt for deg. Det vil ikke fungere hvis du ikke har engasjementet og drivkraften til å oppnå nye nivåer av ekspertise for å møte behovene til partneren din. For å forbedre FoU-nivået er det viktig å finne et selskap som vil strekke deg teknisk, samtidig som du opprettholder et likeverdig forhold som partner.

WIPO GREEN er en offentlig plattform som søker å fremme global innovasjon innen grønne teknologier. Er du villig til å støtte dette initiativet?

Å takle global oppvarming er det viktigste problemet menneskeheten står overfor i dag. WIPO GRØNN er et svært viktig initiativ som søker å utnytte kraften til det intellektuelle eiendomssystemet for å beskytte miljøet. Vi ser at WIPO GREEN kan være et viktig redskap for å muliggjøre rask og utbredt bruk og bruk rundt om i verden av OSLSI-er, som er svært energieffektive. Jeg tror at samarbeid med internasjonale organisasjoner som WIPO er avgjørende for å nå dette målet.

Hvilke råd har du til unge forskere med ambisjoner om å bygge en bedre fremtid?

Tidligere ble japanske selskaper drevet av en forpliktelse til kvalitet og hardt arbeid og troen på at motgang gjør folk kloke. Men i dag har det nesten forsvunnet. Vi må gjenopplive den troen hvis vi skal fortsette å trives. Menneskelige ressurser og intellektuell eiendom er ekstremt viktig for Japan. Vi må gjøre mer for å fremme større forståelse i domstolene for verdien av intellektuell eiendom (IP) rettigheter, og patenter spesielt. Vi må også fremme større bevissthet blant allmennheten om viktigheten av åndsverk. Den eneste måten for Japan å forbli konkurransedyktig internasjonalt er ved å bruke vår intellektuelle eiendom.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html