Мікросхеми пам'яті нового покоління обіцяють скоротити споживання енергії

червні 2022

By Кетрін Джуелл, Відділ інформації та цифрової взаємодії, ВОІВ, Юка Окакіта та Томомі Тагучі, Японське бюро ВОІВ

Напівпровідники, «мозок сучасної електроніки», без яких цифрові пристрої, якими ми користуємося щодня, не працювали б, протягом десятиліть відповідали за розвиток цифрових технологій. Новаторська японська компанія Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL) є світовим лідером у цій галузі та продовжує відкривати нові шляхи розробки високоефективних напівпровідникових технологій нового покоління. Засновник і президент компанії, пан Шунпей Ямазакі, винахідник «флеш-пам’яті», є найуспішнішим винахідником у світі за кількістю патенти він отримав, згідно з Книга рекордів Гіннеса. Пан Ямазакі розповідає про прагнення SEL досягти вуглецевої нейтральності за допомогою інновацій, важливість інтелектуальної власності для її бізнес-моделі та культуру відкритих інновацій, яка підтримує новаторську роботу SEL.

Розкажіть нам про поточний фокус роботи SEL і про те, як вона підтримує глобальні екологічні цілі.

Я працюю в галузі напівпровідників протягом кількох десятиліть, відтоді як я винайшов і запатентував те, що називається флеш-пам’яттю (патент № JP 886343), у віці 28 років у 1970 році. Флеш-пам’ять вбудована в більшість електронних пристроїв. пристроїв, якими ми користуємося щодня. По суті, це дає можливість зберігати дані та інформацію, навіть коли пристрій вимкнено. Флеш-пам'ять також є найдешевшим видом напівпровідникової пам'яті або зберігання даних. Я навіть не мріяв, що кремнієва широкомасштабна інтеграція (Si LSI), яка дозволила зробити комп’ютерні мікросхеми настільки потужними з точки зору їх мікрообробки та можливостей зберігання даних, буде настільки широко поширеною, ні що вона сприятиме глобальному потеплінню. через високе енергоспоживання.

У 2009 році ми знайшли нову кристалічну структуру оксидних напівпровідників (структура CAAC), яка забезпечує більш енергозберігаючі комп’ютерні мікросхеми або LSI. Ось уже більше 10 років ми проводимо інтенсивні дослідження та розробки, щоб покращити продуктивність LSI, щоб зменшити енергоспоживання центрів обробки даних і суперкомп’ютерів.

Наша мета — зробити напівпровідники більш енергоефективними. Завдяки нашій новаторській роботі ми розробили новий напівпровідниковий матеріал із високими характеристиками збереження струму. Si-FET має струм витоку близько 10^-12A/µｍ у вимкненому стані; з іншого боку, OS FET (кристалічний оксидний напівпровідниковий польовий транзистор) має надзвичайно низький струм у вимкненому стані 10^-24A/µｍ. Це означає, що дані можуть зберігатися тривалий час. Використовуючи переваги цих високих характеристик збереження струму та хороших електричних властивостей кремнію, ми розробили нову композитну структуру Si/OS. Використовуючи їх спільний синергетичний ефект, ми прагнемо створити напівпровідникові пристрої з кращими властивостями енергозбереження, яких можна досягти лише за допомогою кремнієвої технології. Широке впровадження та використання цієї нової технології значною мірою сприятиме боротьбі з глобальним потеплінням.

Для тих, хто не знайомий з напівпровідниками, чи можете ви сказати кілька слів про їх роль і значення в сучасному світі?

Усі електронні пристрої, якими ми користуємося щодня, наші смартфони, ноутбуки, телевізори, комп’ютери тощо, використовують напівпровідники. Їх використання стало настільки поширеним і настільки поширеним, що люди схильні сприймати їх роль і важливість як належне. Люди зазвичай не знають, що, використовуючи ці пристрої, вони споживають величезну кількість електроенергії, що, у свою чергу, сприяє глобальному потеплінню.

Як робота SEL вписується в амбіції Японії та інших країн оцифрувати та декарбонізувати свою економіку?

План дій Стратегії розвитку Японії, схвалений у червні 2021 року паном Йошіхіде Сугою, який на той час був прем’єр-міністром, підкреслює зобов’язання уряду сприяти розробці та виробництву передових напівпровідникових технологій, враховуючи їх низьку енергоємність. Стратегія також окреслює мету уряду: а) зробити всі нові центри обробки даних на 30 відсотків енергоефективнішими до 2030 року; б) перетворити частину електроенергії, що використовується вітчизняними центрами обробки даних, на відновлювану енергію; і c) зробити напівпровідникову та інформаційно-комунікаційну промисловість вуглецево-нейтральною до 2040 року.

Влітку 2021 року ми мали можливість представити Міністерству економіки, торгівлі та промисловості (METI) технологію LSI (OSLSI) гіперенергозберігаючих кристалічних оксидних напівпровідників SEL. Прем’єр-міністр був поінформований про потенціал технології OSLSI від SEL для досягнення цілей зеленої політики уряду, і йому було цікаво дізнатися про це більше. Нас запросили підготувати документ із описом властивостей цієї технології. Цей документ став основою для детального брифінгу про SEL і нашу технологію заступника генерального директора METI для прем’єр-міністра. Потім METI знову звернувся до нас.

Ми віримо, що широке поширення та використання нашої новаторської технології OSLSI зробить значний внесок у вирішення проблеми глобального потепління.

У 2016 році ваш запис було поновлено в Книга рекордів Гіннеса як винахідник, якому приписують найбільше патентів. На той час ви мали понад 11,350 XNUMX патентів на своє ім’я. Що надихає вашу роботу та спонукає вас продовжувати розвивати новаторські технології в цій галузі?

У школі я завжди мав погані оцінки, але на другому курсі університету я почав працювати з професором Йогоро Като (згодом він став почесним професором Токійського технологічного інституту), і він мене дуже підтримував. Я працював з ним п'ять років. Коли я сказав йому, що хочу вступити до Стенфордського університету в Сполучених Штатах, який на той час був Меккою напівпровідників, він розлютився на мене і переконав мене продовжити навчання в Японії під його керівництвом. Ви не можете порівнювати життя, тому я не знаю, чи мій вибір відмовитися від поїздки до Сполучених Штатів був вдалим чи ні, але це, безперечно, був переломний момент у моєму житті. Я не починав як блискучий студент, але завдяки професору Като, який взяв мене під свою опіку, я сьогодні тут. І я продовжую свої дослідження, щоб зберегти віру в його вчення. Він був чудовим учителем.

Усі електронні пристрої, якими ми користуємося щодня, наші смартфони, ноутбуки, телевізори, комп’ютери тощо використовують напівпровідники… Люди зазвичай не знають, що використовуючи ці пристрої, вони споживають величезну кількість електроенергії, що сприяє глобальному потеплінню.

SEL продовжує зосереджуватися на розробці передових, нових технологій. Як патентування сприяє поширенню та поширенню ваших технологій у всьому світі?

Як компанії, яка займається дослідженнями та розробками, патенти надзвичайно важливі для нас, як навчав нас професор Като. Інтелектуальна власність є чудовим механізмом, але патенти не приносять доходу, якщо продукти, які вони захищають, не продаються. Природа компанії, яка займається виключно дослідженнями та розробками, така, що важливо виходити на ринок якомога частіше та якомога ефективніше.

Завдяки нашому портфоліо прав інтелектуальної власності ми можемо впевнено подати справу проти будь-якої сторони, яка порушує наші права, не здригнувшись. Таким чином ми змогли використати свої права та ефективно розширити нашу частку ринку. Однак важливо мати патентне право, яке можна належним чином використати. Ось чому розробка патентної специфікації, яка ґрунтується на результатах досліджень і розробок і в якій чітко вказано мету та наслідки патенту, є настільки важливою. Крім того, стратегічне використання патенту має важливе значення для розширення науково-дослідної діяльності, підвищення вартості патенту та зростання доходу від ліцензування. Стратегічне використання патентних прав також може передбачати судові дії.

Чи можете ви сказати кілька слів про інноваційну культуру SEL та її керівні принципи?

З моменту заснування SEL у 1980 році ми прагнемо зробити внесок у світовий прогрес за допомогою досліджень і розробок. Нашим першим партнером була корпорація Sharp, на той час світовий лідер у виробництві напівпровідників і рідкокристалічних телевізорів. Партнерство виникло завдяки знайомству. Однак, коли ми почали проводити дослідження з Sharp, вони вважали, що рівень наших досліджень і розробок був надто низьким. З цього моменту SEL наполегливо працювала, щоб досягти необхідного рівня Sharp. Деякі з їхніх вимог спочатку здавалися непосильними, але нам вдалося їх виконати.

Я вірю, що тільки завдяки дослідженням і розробкам і наполегливій праці ми досягнемо успіху. Коли ваші партнери вказують на конкретні проблеми, які необхідно вирішити, а ваші співробітники наполегливо працюють над їх вирішенням, ви досягнете кращих результатів. Я не думаю, що інновації коли-небудь спрацюють, якщо ви просто просите свого партнера навчити вас або полегшити вам роботу. Це не спрацює, якщо у вас немає відданості та прагнення досягти нового рівня знань, щоб задовольнити потреби вашого партнера. Щоб підвищити рівень науково-дослідних робіт, важливо знайти компанію, яка розширить вас у технічному плані, зберігаючи рівноправні відносини як партнера.

WIPO GREEN – це публічна платформа, яка прагне сприяти глобальним інноваціям у сфері зелених технологій. Чи готові ви підтримати цю ініціативу?

Боротьба з глобальним потеплінням є найважливішою проблемою, з якою сьогодні стикається людство. WIPO GREEN є дуже важливою ініціативою, спрямованою на використання потужності системи інтелектуальної власності для захисту навколишнього середовища. Ми бачимо, що WIPO GREEN може стати важливим засобом для швидкого та широкого впровадження та використання в усьому світі OSLSI, які мають високу енергоефективність. Я вважаю, що співпраця з міжнародними організаціями, такими як ВОІВ, є важливою для досягнення цієї мети.

Що ви порадите молодим науковцям, які прагнуть побудувати краще майбутнє?

У минулому японські компанії керувалися прихильністю до якості та наполегливої ​​роботи та вірою в те, що труднощі роблять людей мудрими. Але сьогодні це майже зникло. Нам потрібно відновити цю віру, якщо ми хочемо продовжувати процвітати. Людські ресурси та інтелектуальна власність надзвичайно важливі для Японії. Нам потрібно зробити більше, щоб сприяти кращому розумінню в судах цінності інтелектуальна власність права (ІВ), зокрема патенти. Нам також потрібно сприяти підвищенню обізнаності широкої громадськості про важливість інтелектуальної власності. Єдиний спосіб для Японії залишатися конкурентоспроможним на міжнародному рівні – використовувати нашу інтелектуальну власність.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• Платоблокчейн. Web3 Metaverse Intelligence. Розширені знання. Доступ тут.
• джерело: https://www.wipo.int/wipo_magazine/en/2022/02/article_0006.html