Chips de memória de nova geração prometem reduzir consumo de energia

junho de 2022

By Catarina Jewell, Divisão de Informação e Divulgação Digital, WIPO, Yuka Okakita e Tomomi Taguchi, Escritório da OMPI no Japão

Os semicondutores, “o cérebro da eletrônica moderna”, sem os quais os dispositivos digitais que usamos todos os dias não funcionariam, são responsáveis ​​por impulsionar os avanços nas tecnologias digitais há décadas. A pioneira empresa japonesa, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL), é líder mundial neste campo e continua a abrir novos caminhos no desenvolvimento de tecnologias de semicondutores de próxima geração de alto desempenho. O fundador e presidente da empresa, Sr. Shunpei Yamazaki, inventor da “memória flash”, é o inventor mais prolífico do mundo em termos de número de patentes ele obteve, segundo Guinness World Records. O Sr. Yamazaki discute o compromisso da SEL em alcançar a neutralidade de carbono por meio da inovação, a importância da propriedade intelectual para seu modelo de negócios e a cultura de inovação aberta que apóia o trabalho pioneiro da SEL.

Conte-nos sobre o foco atual do trabalho da SEL e como ela apóia as metas ambientais globais.

Trabalho na área de semicondutores há várias décadas, desde que inventei e patenteei o que é conhecido como memória flash (patente nº JP 886343), aos 28 anos de idade em 1970. A memória flash está embutida na maioria dos dispositivos eletrônicos dispositivos que usamos todos os dias. Essencialmente, permite armazenar dados e informações mesmo quando o dispositivo está desligado. A memória flash também é a forma menos dispendiosa de memória semicondutora ou armazenamento de dados. Nunca sonhei que a integração em larga escala de silício (Si LSI) – que tornou possível fazer chips de computador tão poderosos em termos de capacidade de microprocessamento e armazenamento de dados – fosse tão difundida, nem que contribuísse para o aquecimento global devido ao seu alto consumo de energia.

Em 2009, encontramos uma nova estrutura cristalina de semicondutores de óxido (estrutura CAAC), que resulta em chips de computador ou LSIs que economizam mais energia. Há mais de 10 anos, realizamos P&D intensivo para melhorar o desempenho dos LSIs para reduzir a energia consumida por data centers e supercomputadores.

Nosso objetivo é tornar os semicondutores mais eficientes energeticamente. Por meio de nosso trabalho pioneiro, desenvolvemos um novo material semicondutor com características de alta retenção de corrente. Um Si FET tem uma corrente de fuga de cerca de 10^-12A/µｍ quando desligado; por outro lado, um OS FET (transistor de efeito de campo semicondutor de óxido cristalino) tem uma corrente de estado desligado extremamente baixa de 10^-24A/µｍ. Isso significa que os dados podem ser retidos por um longo período de tempo. Aproveitando essas características de alta retenção de corrente e as boas propriedades elétricas do silício, desenvolvemos uma nova estrutura composta de Si/OS. Ao utilizar seu efeito sinérgico combinado, pretendemos criar dispositivos semicondutores com maiores propriedades de economia de energia que poderiam ser alcançadas apenas pela tecnologia de silício. A ampla aceitação e uso dessa nova tecnologia contribuirá muito para a luta contra o aquecimento global.

Para aqueles que não estão familiarizados com semicondutores, você pode dizer algumas palavras sobre o papel que eles desempenham e sua importância no mundo moderno?

Todos os dispositivos eletrônicos que usamos todos os dias, nossos smartphones, laptops, televisões, computadores e assim por diante, usam semicondutores. Seu uso tornou-se tão difundido e tão comum que as pessoas tendem a considerar seu papel e importância garantidos. As pessoas geralmente não sabem que, ao usar esses dispositivos, estão consumindo grandes quantidades de eletricidade, o que, por sua vez, está contribuindo para o aquecimento global.

Como o trabalho da SEL se encaixa nas ambições do Japão e de outros países de digitalizar e descarbonizar sua economia?

O Plano de Ação da Estratégia de Crescimento do Japão aprovado em junho de 2021, pelo Sr. Yoshihide Suga, que era Primeiro Ministro na época, destaca o compromisso do governo em promover o desenvolvimento e a produção de tecnologias avançadas de semicondutores, devido às suas propriedades de baixo consumo de energia. A Estratégia também descreve o objetivo do governo de: a) tornar todos os novos data centers 30% mais eficientes em termos de energia até 2030; b) converter parte da eletricidade utilizada pelos data centers domésticos em energia renovável; e c) tornar as indústrias de semicondutores e de comunicação de informação neutras em carbono até 2040.

No verão de 2021, tivemos a oportunidade de apresentar a tecnologia LSI (OSLSI) de semicondutor de óxido cristalino de economia de energia da SEL ao Ministério da Economia, Comércio e Indústria (METI). O primeiro-ministro havia sido informado sobre o potencial da tecnologia OSLSI da SEL para contribuir com as metas de política verde do governo e estava interessado em aprender mais sobre isso. Fomos convidados a preparar um documento descrevendo as propriedades dessa tecnologia. O documento serviu de base para um briefing detalhado sobre a SEL e nossa tecnologia pelo Vice-Diretor Geral do METI ao Primeiro Ministro. O METI então nos acompanhou novamente.

Acreditamos que a ampla aceitação e uso de nossa tecnologia pioneira OSLSI contribuirá significativamente para resolver o aquecimento global.

Em 2016, sua entrada foi renovada em Guinness World Records como o inventor creditado com mais patentes. Naquela época, você tinha mais de 11,350 patentes em seu nome. O que inspira seu trabalho e o leva a continuar desenvolvendo tecnologias pioneiras nessa área?

Sempre tive notas baixas na escola, mas em meu segundo ano na universidade comecei a trabalhar com o professor Yogoro Kato (posteriormente, ele se tornou professor emérito no Instituto de Tecnologia de Tóquio), e ele me apoiou muito. Trabalhei com ele por cinco anos. Quando eu disse a ele que queria ir para a Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, que era a Meca dos semicondutores na época, ele ficou furioso comigo e me convenceu a continuar meus estudos no Japão sob sua orientação. Não dá para comparar vidas, então não sei se minha escolha de desistir de ir para os Estados Unidos foi boa ou não, mas com certeza foi um divisor de águas na minha vida. Não comecei como um aluno brilhante, mas graças ao professor Kato, que me colocou sob sua proteção, estou aqui hoje. E continuo minha pesquisa para manter a fé em seus ensinamentos. Ele era um bom professor.

Todos os dispositivos eletrônicos que usamos todos os dias, nossos smartphones, laptops, televisões, computadores e assim por diante usam semicondutores... As pessoas geralmente não sabem que, ao usar esses dispositivos, estão consumindo grandes quantidades de eletricidade, o que contribui para o aquecimento global.

A SEL continua a se concentrar no desenvolvimento de novas tecnologias pioneiras. Como o patenteamento apóia a difusão e aceitação de suas tecnologias em todo o mundo?

Como uma empresa focada em P&D, as patentes são extremamente importantes para nós, assim como nos ensinou o professor Kato. A propriedade intelectual é um ótimo mecanismo, mas as patentes não geram receita a menos que os produtos que protegem sejam comercializáveis. A natureza de uma empresa apenas de P&D é tal que é essencial chegar ao mercado o maior número de vezes e da forma mais eficiente possível.

Com nosso portfólio de direitos de propriedade intelectual, podemos abrir um processo com confiança contra qualquer parte que infrinja nossos direitos sem vacilar. Desta forma, conseguimos alavancar nossos direitos e expandir nossa participação de mercado de forma eficaz. É, no entanto, importante ter um direito de patente que possa ser utilizado adequadamente. É por isso que elaborar uma especificação de patente baseada em resultados de P&D e que estabeleça claramente o propósito e o efeito da patente é tão importante. Além disso, o uso estratégico de uma patente é essencial para a expansão das atividades de P&D, para o aumento do valor da patente e para o crescimento das receitas de licenciamento. O uso estratégico dos direitos de patente também pode envolver ação legal.

Você pode dizer algumas palavras sobre a cultura de inovação da SEL e seus princípios orientadores?

Desde que a SEL foi fundada em 1980, temos o compromisso de contribuir para o progresso do mundo por meio de P&D. Nosso primeiro parceiro foi a Sharp Corporation, líder mundial em semicondutores e televisores de cristal líquido na época. A parceria surgiu graças a uma apresentação de um conhecido. No entanto, quando começamos a fazer pesquisas com a Sharp, eles consideraram que nosso nível de P&D era muito baixo. A partir desse ponto, a SEL trabalhou duro para atingir o nível exigido pela Sharp. Algumas de suas demandas pareciam avassaladoras no início, mas conseguimos acompanhá-las.

Acredito que somente com P&D e muito trabalho teremos sucesso. Quando seus parceiros apontam questões específicas que precisam ser abordadas e seus funcionários trabalham duro para alcançá-los, você produzirá melhores resultados. Acho que a inovação nunca funcionará se você simplesmente pedir ao seu parceiro para ensiná-lo ou facilitar as coisas para você. Não funcionará se você não tiver o compromisso e a motivação para alcançar novos níveis de especialização para atender às necessidades de seu parceiro. Para melhorar os níveis de P&D, é essencial encontrar uma empresa que o supere tecnicamente, mantendo uma relação de igualdade como parceiro.

WIPO GREEN é uma plataforma pública que busca promover a inovação global na área de tecnologias verdes. Você está disposto a apoiar esta iniciativa?

Combater o aquecimento global é a questão mais importante que a humanidade enfrenta hoje. WIPO VERDE é uma iniciativa muito importante que busca aproveitar o poder do sistema de propriedade intelectual para proteger o meio ambiente. Vemos que WIPO GREEN pode ser um veículo importante para permitir a rápida e ampla aceitação e uso em todo o mundo de OSLSIs, que são altamente eficientes em termos energéticos. Acredito que a cooperação com organizações internacionais como a OMPI é essencial para atingir esse objetivo.

Que conselho você daria para jovens cientistas com aspirações de construir um futuro melhor?

No passado, as empresas japonesas eram motivadas pelo compromisso com a qualidade e pelo trabalho árduo e pela crença de que a adversidade torna as pessoas sábias. Mas hoje, isso praticamente desapareceu. Precisamos reacender essa crença se quisermos continuar a prosperar. Recursos humanos e propriedade intelectual são extremamente importantes para o Japão. Precisamos fazer mais para promover maior entendimento nos tribunais sobre o valor da propriedade intelectual (PI) direitos e patentes em particular. Também precisamos promover uma maior conscientização entre o público em geral sobre a importância da propriedade intelectual. A única maneira de o Japão permanecer competitivo internacionalmente é fazendo uso de nossa propriedade intelectual.

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• Fonte: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html