Чипы памяти нового поколения обещают сократить энергопотребление

Июнь 2022

By Кэтрин Джуэлл, Отдел информации и цифровых технологий, ВОИС, Юка Окакита и Томоми Тагучи, Бюро ВОИС в Японии

Полупроводники, «мозги современной электроники», без которых цифровые устройства, которыми мы пользуемся каждый день, не работали бы, на протяжении десятилетий способствовали развитию цифровых технологий. Японская компания-новатор, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL), является мировым лидером в этой области и продолжает открывать новые горизонты в разработке высокопроизводительных полупроводниковых технологий следующего поколения. Основатель и президент компании г-н Шунпей Ямазаки, изобретатель «флеш-памяти», является самым плодовитым изобретателем в мире по количеству патенты он получил, согласно Книга рекордов Гиннеса. Г-н Ямадзаки рассказывает о приверженности SEL достижению углеродной нейтральности за счет инноваций, важности интеллектуальной собственности для ее бизнес-модели и культуре открытых инноваций, которая поддерживает новаторскую работу SEL.

Расскажите нам о текущей направленности работы SEL и о том, как она поддерживает глобальные экологические цели.

Я работаю в области полупроводников в течение нескольких десятилетий, с тех пор, как я изобрел и запатентовал то, что известно как флэш-память (патент № JP 886343), в возрасте 28 лет в 1970 году. Флэш-память встроена в большинство электронных устройств. устройства, которыми мы пользуемся каждый день. По сути, это позволяет хранить данные и информацию, даже когда устройство выключено. Флэш-память также является наименее дорогой формой полупроводниковой памяти или хранилища данных. Я никогда не думал, что кремниевая крупномасштабная интеграция (Si LSI), которая позволила сделать компьютерные чипы настолько мощными с точки зрения их микропроцессорной обработки и емкости хранения данных, будет настолько широко распространена и что она будет способствовать глобальному потеплению. из-за большого энергопотребления.

В 2009 году мы обнаружили новую кристаллическую структуру оксидных полупроводников (структура CAAC), которая позволяет создавать более энергосберегающие компьютерные чипы или БИС. Вот уже более 10 лет мы проводим интенсивные исследования и разработки для повышения производительности БИС, чтобы снизить энергопотребление центров обработки данных и суперкомпьютеров.

Наша цель — сделать полупроводники более энергоэффективными. Благодаря нашей новаторской работе мы разработали новый полупроводниковый материал с высокими характеристиками удерживания тока. Si FET имеет ток утечки около 10^-12А/мк в выключенном состоянии; с другой стороны, OS FET (кристаллический оксид-полупроводниковый полевой транзистор) имеет чрезвычайно низкий ток в закрытом состоянии 10^-24А/мк. Это означает, что данные могут храниться в течение длительного времени. Воспользовавшись этими характеристиками удержания сильного тока и хорошими электрическими свойствами кремния, мы разработали новую композитную структуру Si/OS. Используя их комбинированный синергетический эффект, мы стремимся создавать полупроводниковые устройства с более высокими энергосберегающими свойствами, которых можно было бы достичь только с помощью кремниевой технологии. Широкое внедрение и использование этой новой технологии внесет большой вклад в борьбу с глобальным потеплением.

Для тех, кто не знаком с полупроводниками, можете сказать несколько слов о той роли, которую они играют, и их значении в современном мире?

Все электронные устройства, которые мы используем каждый день, наши смартфоны, ноутбуки, телевизоры, компьютеры и так далее, используют полупроводники. Их использование стало настолько распространенным и обычным явлением, что люди склонны воспринимать их роль и важность как должное. Люди, как правило, не знают, что при использовании этих устройств они потребляют огромное количество электроэнергии, что, в свою очередь, способствует глобальному потеплению.

Как работа SEL вписывается в планы Японии и других стран по оцифровке и обезуглероживанию своей экономики?

В Плане действий по стратегии роста Японии, утвержденном в июне 2021 года г-ном Ёсихидэ Сугой, который в то время был премьер-министром, подчеркивается приверженность правительства содействию разработке и производству передовых полупроводниковых технологий, учитывая их низкое энергопотребление. В Стратегии также изложены цели правительства: а) сделать все новые центры обработки данных на 30 процентов более энергоэффективными к 2030 году; б) преобразовать часть электроэнергии, используемой бытовыми центрами обработки данных, в возобновляемую энергию; и c) к 2040 году сделать полупроводниковую отрасль и отрасль информационных коммуникаций углеродно-нейтральной.

Летом 2021 года у нас была возможность представить Министерству экономики, торговли и промышленности (METI) сверхэнергосберегающую кристаллооксидно-полупроводниковую БИС (OSLSI) SEL. Премьер-министр был проинформирован о потенциале технологии SEL OSLSI для содействия достижению целей государственной экологической политики, и ему было интересно узнать о ней больше. Нам было предложено подготовить документ с изложением свойств этой технологии. Документ послужил основой для подробного брифинга о SEL и нашей технологии заместителя генерального директора METI перед премьер-министром. Затем METI снова связалась с нами.

Мы считаем, что широкое внедрение и использование нашей новаторской технологии OSLSI внесет значительный вклад в решение проблемы глобального потепления.

В 2016 году ваша запись была продлена в Книга рекордов Гиннеса как изобретатель, получивший наибольшее количество патентов. В то время у вас было более 11,350 XNUMX патентов на ваше имя. Что вдохновляет вас на работу и побуждает продолжать разработку новаторских технологий в этой области?

Я всегда плохо учился в школе, но на втором курсе университета я начал работать с профессором Йогоро Като (впоследствии он стал почетным профессором Токийского технологического института), и он меня очень поддерживал. Я проработал с ним пять лет. Когда я сказал ему, что хочу поступить в Стэнфордский университет в Соединенных Штатах, который в то время был Меккой полупроводников, он пришел в ярость и убедил меня продолжить обучение в Японии под его руководством. Вы не можете сравнивать жизни, поэтому я не знаю, был ли мой выбор отказаться от поездки в Соединенные Штаты хорошим или нет, но это определенно был поворотный момент в моей жизни. Я не был блестящим студентом, но благодаря профессору Като, взявшему меня под свое крыло, я сегодня здесь. И я продолжаю свои исследования, чтобы сохранить веру в его учение. Он был великим учителем.

Все электронные устройства, которые мы используем каждый день, наши смартфоны, ноутбуки, телевизоры, компьютеры и так далее, используют полупроводники… Люди, как правило, не знают, что при использовании этих устройств они потребляют огромное количество электроэнергии, что способствует глобальному потеплению.

SEL продолжает концентрироваться на разработке новаторских новых технологий. Как патентование способствует распространению и внедрению ваших технологий по всему миру?

Как компания, ориентированная на исследования и разработки, патенты чрезвычайно важны для нас, как учил нас профессор Като. Интеллектуальная собственность — отличный механизм, но патенты не приносят дохода, если продукты, которые они защищают, не реализуются на рынке. Природа компании, занимающейся только исследованиями и разработками, такова, что важно выйти на рынок как можно чаще и как можно эффективнее.

С нашим портфелем прав на интеллектуальную собственность мы можем уверенно возбудить дело против любой стороны, которая нарушает наши права, не дрогнув. Таким образом, мы смогли использовать наши права и эффективно расширить нашу долю на рынке. Однако важно иметь патентное право, которое можно правильно использовать. Вот почему так важно составить описание патента, основанное на результатах НИОКР и четко определяющее цель и действие патента. Кроме того, стратегическое использование патента необходимо для расширения деятельности в области НИОКР, для увеличения стоимости патента и для роста доходов от лицензирования. Стратегическое использование патентных прав может также повлечь за собой судебные иски.

Не могли бы вы сказать несколько слов об инновационной культуре SEL и ее руководящих принципах?

С момента основания SEL в 1980 году мы стремимся внести свой вклад в мировой прогресс посредством исследований и разработок. Нашим первым партнером была корпорация Sharp, в то время мировой лидер в производстве полупроводников и жидкокристаллических телевизоров. Партнерство возникло благодаря знакомству. Однако, когда мы начали проводить исследования с Sharp, они посчитали, что уровень наших исследований и разработок был слишком низким. С этого момента SEL усердно работала, чтобы достичь необходимого уровня Sharp. Некоторые из их требований поначалу казались невыполнимыми, но нам удалось не отставать от них.

Я верю, что только благодаря исследованиям и разработкам и тяжелой работе мы добьемся успеха. Когда ваши партнеры указывают на конкретные проблемы, которые необходимо решить, а ваши сотрудники усердно работают над их решением, вы добьетесь лучших результатов. Я не думаю, что инновации когда-либо сработают, если вы просто попросите своего партнера научить вас или упростить для вас задачу. Это не сработает, если у вас нет целеустремленности и стремления к достижению новых уровней знаний для удовлетворения потребностей вашего партнера. Чтобы повысить уровень исследований и разработок, важно найти компанию, которая расширит ваши технические возможности, сохраняя при этом равноправные партнерские отношения.

WIPO GREEN — это общественная платформа, целью которой является продвижение глобальных инноваций в области «зеленых» технологий. Готовы ли вы поддержать эту инициативу?

Борьба с глобальным потеплением – самая важная проблема, стоящая сегодня перед человечеством. ЗЕЛЕНАЯ ВОИС — очень важная инициатива, направленная на использование возможностей системы интеллектуальной собственности для защиты окружающей среды. Мы видим, что WIPO GREEN может стать важным средством, обеспечивающим быстрое и широкое внедрение и использование во всем мире OSLSI, которые отличаются высокой энергоэффективностью. Я считаю, что сотрудничество с международными организациями, такими как ВОИС, необходимо для достижения этой цели.

Какой совет вы можете дать молодым ученым, стремящимся построить лучшее будущее?

В прошлом японские компании руководствовались стремлением к качеству и тяжелой работе, а также верой в то, что невзгоды делают людей мудрыми. Но сегодня все это исчезло. Нам нужно возродить эту веру, если мы хотим продолжать процветать. Человеческие ресурсы и интеллектуальная собственность чрезвычайно важны для Японии. Нам нужно сделать больше, чтобы способствовать большему пониманию в судах ценности интеллектуальная собственность права (ИС) и, в частности, патенты. Нам также необходимо повышать осведомленность широкой общественности о важности интеллектуальной собственности. Единственный способ для Японии оставаться конкурентоспособным на международном уровне — это использовать нашу интеллектуальную собственность.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html