Cipurile de memorie de nouă generație promit să reducă consumul de energie

iunie 2022

By Catherine Jewell, Divizia de informare și sensibilizare digitală, OMPI, Yuka Okakita și Tomomi Taguchi, Oficiul WIPO din Japonia

Semiconductorii, „creierele electronicii moderne”, fără de care dispozitivele digitale pe care le folosim în fiecare zi nu ar funcționa, au fost responsabili pentru dezvoltarea tehnologiilor digitale timp de decenii. Compania japoneză de pionierat, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL), este un lider mondial în acest domeniu și continuă să deschidă noi drumuri în dezvoltarea tehnologiilor semiconductoare de înaltă performanță de ultimă generație. Fondatorul și președintele companiei, domnul Shunpei Yamazaki, inventatorul „memoriei flash”, este cel mai prolific inventator din lume în ceea ce privește numărul de brevete el a obţinut, conform Guinness World Records. Domnul Yamazaki discută despre angajamentul SEL de a atinge neutralitatea carbonului prin inovare, importanța proprietății intelectuale pentru modelul său de afaceri și cultura inovației deschise care sprijină activitatea de pionierat a SEL.

Spuneți-ne despre obiectivul actual al activității SEL și despre modul în care aceasta sprijină obiectivele globale de mediu.

Lucrez în domeniul semiconductorilor de câteva decenii, de când am inventat și brevetat ceea ce se numește memorie flash (brevet nr. JP 886343), la vârsta de 28 de ani în 1970. Memoria flash este încorporată în majoritatea sistemelor electronice. dispozitivele pe care le folosim zilnic. În esență, face posibilă stocarea datelor și informațiilor chiar și atunci când dispozitivul este oprit. Memoria flash este, de asemenea, cea mai puțin costisitoare formă de memorie semiconductoare sau de stocare a datelor. Nu am visat niciodată că integrarea pe scară largă a siliciului (Si LSI) – care a făcut posibilă realizarea de cipuri de computer atât de puternice în ceea ce privește capacitatea lor de microprocesare și stocare a datelor – va fi atât de răspândită și nici că va contribui la încălzirea globală. din cauza consumului mare de energie.

În 2009, am găsit o nouă structură cristalină a semiconductorilor de oxid (structură CAAC), care face mai multe cipuri de computer sau LSI-uri care economisesc energie. De mai bine de 10 ani, în prezent, desfășurăm cercetare și dezvoltare intensivă pentru a îmbunătăți performanța LSI-urilor pentru a reduce puterea consumată de centrele de date și de supercomputere.

Scopul nostru este de a face semiconductori mai eficienti energetic. Prin munca noastră de pionierat, am dezvoltat un nou material semiconductor cu caracteristici ridicate de retenție a curentului. Un FET Si are un curent de scurgere de aproximativ 10^-12A/µｍ când este oprit; pe de altă parte, un OS FET (tranzistor cu efect de câmp cu semiconductor de oxid cristalin) are un curent de oprire extrem de scăzut de 10^-24A/µｍ. Aceasta înseamnă că datele pot fi păstrate pentru o perioadă lungă de timp. Profitând de aceste caracteristici de reținere a curentului ridicat și de proprietățile electrice bune ale siliciului, am dezvoltat o nouă structură compozită Si/OS. Prin utilizarea efectului lor sinergic combinat, ne propunem să creăm dispozitive semiconductoare cu proprietăți mai mari de economisire a energiei, care ar putea fi obținute numai prin tehnologia siliciului. Adoptarea și utilizarea pe scară largă a acestei noi tehnologii vor contribui în mare măsură la lupta împotriva încălzirii globale.

Pentru cei care nu sunt familiarizați cu semiconductori, puteți spune câteva cuvinte despre rolul pe care îl joacă și despre importanța lor în lumea modernă?

Toate dispozitivele electronice pe care le folosim zilnic, smartphone-urile noastre, laptopurile, televizoarele, calculatoarele și așa mai departe, folosesc semiconductori. Utilizarea lor a devenit atât de răspândită și atât de comună, încât oamenii tind să-și ia rolul și importanța de la sine înțeles. În general, oamenii nu știu că, prin utilizarea acestor dispozitive, consumă cantități uriașe de electricitate, care, la rândul său, contribuie la încălzirea globală.

Cum se încadrează munca SEL în ambițiile Japoniei și ale altor țări de a-și digitaliza și decarboniza economia?

Planul de acțiune al Strategiei de creștere a Japoniei, aprobat în iunie 2021, de domnul Yoshihide Suga, care era prim-ministru la acea vreme, evidențiază angajamentul Guvernului de a promova dezvoltarea și producția de tehnologii avansate de semiconductor, având în vedere proprietățile lor de consum redus de energie. Strategia subliniază, de asemenea, obiectivul Guvernului de a: a) face toate centrele de date noi cu 30% mai eficiente din punct de vedere energetic până în 2030; b) transforma o parte din energia electrică utilizată de centrele de date autohtone în energie regenerabilă; și c) să facă din industria semiconductoarelor și a comunicațiilor informaționale neutre din punct de vedere al emisiilor de carbon până în 2040.

În vara anului 2021, am avut ocazia să prezentăm Ministerului Economiei, Comerțului și Industriei (METI) tehnologia LSI (OSLSI) de semiconductor cu oxid cristalin care economisește puterea de la SEL. Prim-ministrul a fost informat despre potențialul tehnologiei OSLSI a SEL de a contribui la obiectivele politicii ecologice ale guvernului și a fost interesat să afle mai multe despre aceasta. Am fost invitați să pregătim un document care să sublinieze proprietățile acelei tehnologii. Documentul a servit drept bază pentru un briefing detaliat despre SEL și tehnologia noastră de către directorul general adjunct al METI către prim-ministru. METI ne-a urmărit apoi din nou.

Credem că atingerea și utilizarea pe scară largă a tehnologiei noastre de pionierat OSLSI va aduce o contribuție semnificativă la rezolvarea încălzirii globale.

În 2016, intrarea dvs. a fost reînnoită în Guinness World Records ca inventatorul creditat cu cele mai multe brevete. În acel moment, aveai peste 11,350 de brevete pe numele tău. Ce vă inspiră munca și vă determină să continuați să dezvoltați tehnologii de pionierat în acest domeniu?

Întotdeauna am avut scoruri slabe la școală, dar în al doilea an la universitate, am început să lucrez cu profesorul Yogoro Kato (ulterior, a devenit profesor emerit la Institutul de Tehnologie din Tokyo) și m-a susținut foarte mult. Am lucrat cu el cinci ani. Când i-am spus că vreau să merg la Universitatea Stanford din Statele Unite, care era Mecca semiconductorilor la acea vreme, a fost furios pe mine și m-a convins să-mi continui studiile în Japonia sub îndrumarea lui. Nu poți compara vieți, așa că nu știu dacă alegerea mea de a renunța la plecarea în Statele Unite a fost una bună sau nu, dar cu siguranță a fost un punct de cotitură în viața mea. Nu am început ca un student genial, dar datorită profesorului Kato, care m-a luat sub aripa lui, sunt astăzi aici. Și îmi continu cercetările pentru a păstra credința în învățăturile lui. A fost un profesor grozav.

Toate dispozitivele electronice pe care le folosim în fiecare zi, smartphone-urile noastre, laptopurile, televizoarele, computerele și așa mai departe folosesc semiconductori... În general, oamenii nu știu că, folosind aceste dispozitive, consumă cantități uriașe de electricitate, ceea ce contribuie la încălzirea globală.

SEL continuă să se concentreze pe dezvoltarea de noi tehnologii de pionierat. Cum susține brevetarea difuzarea și adoptarea tehnologiilor dumneavoastră în întreaga lume?

Fiind o companie axată pe cercetare și dezvoltare, brevetele sunt extrem de importante pentru noi, așa cum ne-a învățat profesorul Kato. Proprietatea intelectuală este un mecanism excelent, dar brevetele nu generează venituri decât dacă produsele pe care le protejează sunt comercializabile. Natura unei companii de cercetare și dezvoltare este de așa natură încât este esențial să ajungă pe piață de cât mai multe ori și cât mai eficient posibil.

Cu portofoliul nostru de drepturi de proprietate intelectuală, putem depune cu încredere un caz împotriva oricărei părți care ne încalcă drepturile fără să tresară. În acest fel, am putut să ne valorificăm drepturile și să ne extindem cota de piață în mod eficient. Cu toate acestea, este important să aveți un drept de brevet care să poată fi utilizat în mod corespunzător. De aceea este atât de importantă elaborarea unei specificații de brevet care să se bazeze pe rezultatele cercetării și dezvoltării și care să precizeze clar scopul și efectul brevetului. În plus, utilizarea strategică a unui brevet este esențială pentru extinderea activităților de cercetare și dezvoltare, pentru ca valoarea brevetului să crească și pentru ca veniturile din licențiere să crească. Utilizarea strategică a drepturilor de brevet poate implica, de asemenea, acțiuni legale.

Puteți spune câteva cuvinte despre cultura inovației SEL și principiile sale directoare?

De când SEL a fost înființată în 1980, ne-am angajat să contribuim la progresul lumii prin cercetare și dezvoltare. Primul nostru partener a fost Sharp Corporation, un lider mondial în televizoarele semiconductoare și cu ecran cu cristale lichide la acea vreme. Parteneriatul a luat naștere datorită unei introduceri a unei cunoștințe. Cu toate acestea, când am început să facem cercetări cu Sharp, au considerat că nivelul nostru de cercetare și dezvoltare era prea scăzut. Din acel moment, SEL a muncit din greu pentru a atinge nivelul cerut de Sharp. Unele dintre cerințele lor păreau copleșitoare la început, dar am reușit să ținem pasul cu ele.

Cred că doar prin cercetare și dezvoltare și prin muncă asiduă vom avea succes. Atunci când partenerii tăi subliniază probleme specifice care trebuie abordate și angajații tăi lucrează din greu pentru a le atinge, vei obține rezultate mai bune. Nu cred că inovația va funcționa vreodată dacă îi ceri pur și simplu partenerului tău să te învețe sau să faci lucrurile mai ușoare pentru tine. Nu va funcționa dacă nu aveți angajamentul și dorința de a atinge noi niveluri de expertiză pentru a satisface nevoile partenerului dvs. Pentru a îmbunătăți nivelurile de cercetare și dezvoltare, este esențial să găsiți o companie care vă va întinde din punct de vedere tehnic, menținând în același timp o relație egală ca partener.

WIPO GREEN este o platformă publică care urmărește să promoveze inovația globală în domeniul tehnologiilor verzi. Sunteți dispus să susțineți această inițiativă?

Abordarea încălzirii globale este cea mai importantă problemă cu care se confruntă omenirea în prezent. WIPO VERDE este o inițiativă foarte importantă care urmărește să valorifice puterea sistemului de proprietate intelectuală pentru a proteja mediul. Vedem că WIPO GREEN ar putea fi un vehicul important pentru a permite adoptarea și utilizarea rapidă și pe scară largă în întreaga lume a OSLSI, care sunt foarte eficiente din punct de vedere energetic. Consider că cooperarea cu organizații internaționale precum OMPI este esențială pentru atingerea acestui obiectiv.

Ce sfaturi ai pentru tinerii oameni de știință cu aspirații de a construi un viitor mai bun?

În trecut, companiile japoneze au fost conduse de angajamentul față de calitate și muncă asiduă și de credința că adversitatea îi face pe oameni înțelepți. Dar astăzi, asta aproape că a dispărut. Trebuie să reaprindem această convingere dacă vrem să continuăm să prosperăm. Resursele umane și proprietatea intelectuală sunt extrem de importante pentru Japonia. Trebuie să facem mai mult pentru a promova o mai bună înțelegere în instanțe a valorii de proprietate intelectuală (PI), în special brevetele. De asemenea, trebuie să promovăm o mai mare conștientizare în rândul publicului larg cu privire la importanța proprietății intelectuale. Singura modalitate prin care Japonia poate rămâne competitivă la nivel internațional este prin utilizarea proprietății noastre intelectuale.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• Sursa: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html