新一代记忆芯片有望减少能源消耗

凯瑟琳·朱厄尔，产权组织信息和数字外联司；冈北优佳和田口智美，产权组织日本办事处

半导体是“现代电子产品的大脑”，我们日常使用的数字设备没有半导体就无法工作，几十年来它一直推动着数字技术的进步。富于开拓精神的日本企业半导体能源株式会社（SEL）是这一领域的世界领导者，在开发下一代高性能半导体技术方面不断取得新突破。根据吉尼斯世界纪录，该公司创始人兼总裁、“闪存”发明者山崎舜平先生，就获得的专利数量而言，是全球最多产的发明家。山崎先生介绍了半导体能源株式会社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意义以及支持这家企业开创性工作的开放式创新文化。

请介绍一下半导体能源株式会社当前的工作重点以及对全球环境目标的支持。

1970年28岁时我发明了称为闪存的技术（专利号：JP 886343）并获得专利，从此就在半导体领域工作了数十年。我们日常使用的大多数电子设备中都嵌有闪存。本质而言，有了闪存即使关机时设备也能存储数据和信息。闪存也是半导体存储或数据存储最廉价的形式。利用硅大规模集成电路（Si LSI）可以制作微处理和数据存储能力极其强大的计算机芯片，我从未梦想过这一技术会如此普及，也没有想到它会因能耗高而成为全球变暖的因素之一。

2009年，我们发现了一种新型氧化物半导体晶体结构（CAAC结构），制造更为节能的计算机芯片或大规模集成电路。十多年来，我们一直在强化研发工作，提高大规模集成电路的性能，降低数据中心和超级计算机的能耗。

我们的目标是提高半导体的能效。通过开拓性研究，我们已经开发出一种电流保持水平高的新型半导体材料。硅场效应晶体管关断时的漏电电流约为10^-12A/µm；而氧化物半导体场效应晶体管（结晶氧化物半导体场效应晶体管）的断态电流极低，为10^-24A/µm。这意味着数据可以长时间保留。利用电流保持水平高的特性和硅的良好电学性质，我们开发了一种新型硅/氧化物半导体复合结构。通过利用联合协同效应，我们的目标是创造省电特性更强的半导体设备，这一目标仅有硅技术永远无法实现。广泛接受和利用这种新技术对于对抗全球变暖的工作会大有帮助。

您能向不熟悉半导体的民众简单介绍一下现代世界中半导体的作用和重要意义吗？

我们日常使用的所有电子设备均使用半导体，如智能手机、笔记本电脑、电视、计算机等等。半导体的使用已经如此广泛和常见，以至于人们往往不重视它的作用和重要意义。民众通常不知道使用这些设备时会消耗大量电力，进而加剧全球变暖。

半导体能源株式会社的工作如何配合日本等国实现经济数字化和脱碳的宏图壮志？

2021年6月，时任首相菅义伟先生批准的日本《增长战略行动计划》强调，鉴于其低能耗特性，政府致力于促进先进半导体技术的发展和生产。该战略也概要介绍了政府目标：a）到2030年所有新数据中心的能源效率提高30%；b）国内数据中心部分用电转为可再生能源供应；c）到2040年半导体和信息通信产业实现碳中和。

2021年夏，我们有机会向经济产业省（METI）介绍了半导体能源株式会社的超节电结晶氧化物半导体大规模集成电路（OSLSI）技术。首相得知半导体能源株式会社的OSLSI技术有可能为政府的绿色政策目标做出贡献，有意了解更多信息。我们应邀起草文件概述该技术的特性。经济产业省副局长依据该文件向首相详细汇报了株式会社的情况和我们的技术。经济产业省随后再次与我们跟进工作。

我们相信，广泛接受和使用具有开创意义的OSLSI技术，将为解决全球变暖问题做出重大贡献。

2016年，吉尼斯世界纪录更新条目，您成为拥有专利最多的发明家。当时，您名下有超过11,350项专利。激励您工作、推动您继续在这一领域开发开拓性技术的因素有哪些？

我在学校成绩一直很差，但大学二年级时我开始师从加藤洋五郎教授（后来成为东京工业大学名誉教授），他给我很多帮助。我跟随他学习了5年。当我告诉他想去当时的半导体圣地、美国斯坦福大学读书时，他大发雷霆，说服我留在日本学习，继续接受他的指导。不同的生活无法比较，所以我不知道不去美国的选择正确与否，但这确实是我人生的一个转折点。我一开始并不是优等生，但多亏加藤教授对我予以关照，我才有了今天的成就。而且我继续忠于他的教诲从事研究工作。加藤教授是一位伟大的老师。

我们日常使用的所有电子设备均使用半导体，如智能手机、笔记本电脑、电视、计算机等等……民众通常不知道使用这些设备时会消耗大量电力，加剧全球变暖。

半导体能源株式会社继续专注于开拓性新技术的开发。专利权如何支持你们的技术向全世界传播、让全世界接受？

正如加藤教授给我们的教导，作为一家以研发为重点的企业，专利对我们来说极其重要。知识产权是一种伟大的机制，但除非所保护的产品可以销售，否则专利不会创收。公司只做研发的性质决定了冲击市场的次数必须尽可能多，效率必须尽可能高。

凭借自己的知识产权组合，我们可以自信地对任意侵权方提出诉讼，毫不退缩。通过这种方式，我们得以利用自己的权利，有效扩大企业市场份额。但所拥有的专利权必须能够正当利用。因此依据研发成果起草一份明确介绍专利目的和效果的专利说明书极其重要。此外，专利的战略性使用对于研发活动的拓展、专利价值的提升和许可收入的增长至关重要。专利权的战略性运用也可能引起法律诉讼。

能否简单介绍半导体能源株式会社的创新文化及其指导原则？

自1980年半导体能源株式会社成立以来，我们一直坚持通过研发工作为世界进步贡献力量。我们的第一个合作伙伴夏普公司是当年半导体和液晶显示电视领域的世界领导企业。合作关系的形成得益于一位熟人的介绍。然而，开始一起做研究后，他们认为我们的研发水平太低。从那时起，株式会社为了达到夏普要求的水平努力工作。起初他们的一些要求似乎难以满足，但我们设法跟上了对方的节奏。

我相信，只有通过研发和努力工作才能获得成功。当合作伙伴指出需要解决的具体问题，而你的员工为实现目标努力工作时，效果就会更好。我认为，如果仅仅要求合作伙伴负责指导或简化你的工作，那么创新永远不会成功。如果你没有提高专业水平、满足合作伙伴需求的信念和动力，创新也不会成功。为了提高研发水平，必须找到一家能够帮助你提升技术水平的公司，同时作为合作伙伴保持平等关系。

WIPO GREEN这一公共平台努力在绿色技术领域促进全球创新。您是否愿意支持这项倡议？

应对全球变暖是当今人类面临的最重要问题。WIPO GREEN是一项非常重要的倡议，旨在利用知识产权制度的力量保护环境。我们认为，WIPO GREEN可以成为一个重要的工具，使全世界迅速接受并使用能效极高的氧化物半导体大规模集成电路。我认为，与产权组织这样的国际组织合作对于实现这一目标至关重要。

您对志在建设更美好未来的年轻科学家有何建议？

过去，驱动日本企业发展的是对质量和努力工作的坚守，以及逆境使人明智的信念。但如今这些几乎已不复存在。如果要继续蓬勃发展，我们需要重新燃起这样的信念。人力资源和知识产权对日本极为重要。我们需要做更多的工作，在法院层面加深对知识产权特别是专利价值的理解。我们还需要加强大众对知识产权重要意义的认识。日本保持国际竞争力的唯一途径是利用自己的知识产权。