新一代存储芯片有望减少能源使用

JUNE 2022

By 凯瑟琳·朱厄尔, 信息和数字外联司, WIPO, 冈田由佳 和 田口友美, 世界知识产权组织日本办事处

半导体是“现代电子产品的大脑”，没有它我们每天使用的数字设备将无法工作，几十年来一直在推动数字技术的进步。 开创性的日本公司 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. (SEL) 是该领域的世界领导者，并在开发高性能下一代半导体技术方面不断开辟新天地。 公司创始人兼总裁山崎俊平先生是“闪存”的发明者，是世界上最多产的发明家 专利 他已经获得，根据 “吉尼斯世界纪录大全”. Yamazaki 先生讨论了 SEL 通过创新实现碳中和的承诺、知识产权对其商业模式的重要性以及支持 SEL 开创性工作的开放式创新文化。

告诉我们 SEL 当前的工作重点及其如何支持全球环境目标。

我在半导体领域工作了几十年，自从我在 886343 年 28 岁时发明了所谓的闪存（专利号 JP 1970）并申请了专利。闪存被嵌入到大多数电子产品中我们每天使用的设备。 从本质上讲，即使设备关闭，它也可以存储数据和信息。 闪存也是最便宜的半导体存储器或数据存储形式。 我做梦也没想到硅大规模集成 (Si LSI)——它使计算机芯片在微处理和数据存储能力方面如此强大成为可能——会如此广泛，也不会导致全球变暖因为它的高功耗。

2009年，我们发现了一种新的氧化物半导体晶体结构（CAAC结构），这使得更节能的计算机芯片或LSI成为可能。 10 多年来，我们一直在进行密集的研发，以提高 LSI 的性能，以降低数据中心和超级计算机的功耗。

我们的目标是使半导体更加节能。 通过我们的开创性工作，我们开发了一种具有高电流保持特性的新型半导体材料。 Si FET 的漏电流约为 10^-12A/µｍ 关闭时； 另一方面，OS FET（结晶氧化物半导体场效应晶体管）具有极低的 10 关断电流^-24A/μｍ。 这意味着数据可以保留很长时间。 通过利用这些高电流保持特性和硅的良好电性能，我们开发了一种新的 Si/OS 复合结构。 通过利用它们的综合协同效应，我们的目标是创造出仅通过硅技术就可以实现的具有更高节能特性的半导体设备。 广泛采用和使用这项新技术将极大地有助于对抗全球变暖。

对于那些不熟悉半导体的人，您能谈谈它们在现代世界中所扮演的角色及其重要性吗？

我们每天使用的所有电子设备，我们的智能手机、笔记本电脑、电视、电脑等，都使用半导体。 它们的使用变得如此广泛和普遍，以至于人们倾向于认为它们的作用和重要性是理所当然的。 人们通常没有意识到，在使用这些设备时，他们正在消耗大量电力，而这反过来又加剧了全球变暖。

SEL 的工作如何适应日本和其他国家实现经济数字化和脱碳的雄心？

时任首相菅义伟先生于 2021 年 30 月批准的日本增长战略行动计划强调了政府致力于促进先进半导体技术的开发和生产，因为它们具有低能耗特性。 该战略还概述了政府的目标：a) 到 2030 年使所有新数据中心的能效提高 2040%； b) 将国内数据中心使用的部分电力转换为可再生能源； c) 到 XNUMX 年使半导体和信息通信行业实现碳中和。

2021 年夏天，我们有机会向经济产业省 (METI) 介绍了 SEL 的超节能结晶氧化物半导体 LSI (OSLSI) 技术。 首相已获悉 SEL 的 OSLSI 技术在促进政府绿色政策目标方面的潜力，并有兴趣了解更多相关信息。 我们受邀准备一份概述该技术特性的文件。 该文件是经济产业省副总干事向首相详细介绍 SEL 和我们的技术的基础。 经济产业省随后再次跟进。

我们相信，广泛采用和使用我们开创性的 OSLSI 技术将为解决全球变暖问题做出重大贡献。

2016 年，您的条目更新于 “吉尼斯世界纪录大全” 作为拥有最多专利的发明家。 那时，您名下拥有超过 11,350 项专利。 是什么激发了您的工作并驱使您继续开发该领域的前沿技术？

我在学校的成绩一直很差，但在大学二年级时，我开始与加藤洋五郎教授一起工作（后来，他成为了东京工业大学的名誉教授），他非常支持我。 我和他一起工作了五年。 当我告诉他我想去当时半导体的圣地美国斯坦福大学时，他对我大发雷霆，并说服我在他的指导下继续在日本学习。 人生是不能比较的，所以我不知道我放弃去美国的选择是好是坏，但这无疑是我人生的一个转折点。 我一开始并不是一个优秀的学生，但多亏了加藤教授，他把我带到了他的羽翼之下，我才有了今天。 我继续我的研究以保持对他的教导的信心。 他是一位伟大的老师。

我们每天使用的所有电子设备，我们的智能手机、笔记本电脑、电视、电脑等都使用半导体……人们通常没有意识到，在使用这些设备时，它们正在消耗大量电力，这正在加剧全球变暖。

SEL 继续专注于开拓性新技术的开发。 专利申请如何支持您的技术在全球范围内的传播和采用？

作为一家专注于研发的公司，专利对我们来说非常重要，正如加藤教授教导我们的那样。 知识产权是一个很好的机制，但专利不会产生收入，除非它们保护的产品有销路。 一家只做研发的公司的性质决定了尽可能多地、尽可能高效地进入市场是必不可少的。

凭借我们的知识产权组合，我们可以自信地对任何侵犯我们权利的一方提起诉讼，而不会退缩。 通过这种方式，我们能够有效地利用我们的权利并扩大我们的市场份额。 然而，重要的是拥有可以适当使用的专利权。 这就是为什么起草一份基于研发成果并明确说明专利目的和效果的专利说明书如此重要的原因。 此外，专利的战略性使用对于扩大研发活动、增加专利价值和增加许可收入至关重要。 专利权的战略性使用也可能涉及法律行动。

您能简单介绍一下 SEL 的创新文化及其指导原则吗？

自 1980 年 SEL 成立以来，我们一直致力于通过研发为世界的进步做出贡献。 我们的第一个合作伙伴是夏普公司，它是当时世界领先的半导体和液晶电视公司。 伙伴关系的建立要归功于一位熟人的介绍。 但是，当我们开始和夏普做研究时，他们认为我们的研发水平太低了。 从那时起，SEL 努力达到夏普要求的水平。 他们的一些要求起初似乎势不可挡，但我们设法跟上了他们的步伐。

我相信只有通过研发和努力，我们才能成功。 当您的合作伙伴指出需要解决的具体问题并且您的员工努力实现这些问题时，您将产生更好的结果。 如果你只是让你的伙伴教你或让事情变得容易，我认为创新永远不会奏效。 如果您没有承诺和动力来达到新的专业水平来满足合作伙伴的需求，那么它就不会成功。 要提高研发水平，必须找到一家可以在技术上扩展您的公司，同时保持作为合作伙伴的平等关系。

WIPO GREEN 是一个公共平台，旨在促进绿色技术领域的全球创新。 你愿意支持这项倡议吗？

应对全球变暖是当今人类面临的最重要的问题。 世界知识产权组织绿色 是一项非常重要的举措，旨在利用知识产权制度的力量来保护环境。 我们看到 WIPO GREEN 可以成为一个重要的工具，使 OSLSI 在世界范围内得到快速和广泛的采用和使用，这种能源效率很高。 我认为与 WIPO 等国际组织的合作对于实现这一目标至关重要。

对于渴望建设更美好未来的年轻科学家，您有什么建议？

过去，日本公司的驱动力是对质量和努力工作的承诺，以及逆境使人聪明的信念。 但今天，这一切几乎消失了。 如果我们要继续蓬勃发展，就需要重新点燃这种信念。 人力资源和知识产权对日本极为重要。 我们需要做更多工作，以促进法院更好地理解 知识产权 (IP) 权利，尤其是专利。 我们还需要提高公众对知识产权重要性的认识。 日本保持国际竞争力的唯一途径是利用我们的知识产权。

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