Nova geração de chips de memória promete reduzir o consumo de energia

Catherine Jewell, Divisão de Informações e Comunicação Digital, OMPI, Yuka Okakita e Tomomi Taguchi, Escritório da OMPI no Japão

Há décadas os semicondutores, esses “cérebros da eletrônica moderna”, sem os quais os dispositivos digitais que usamos no dia a dia não funcionariam, produzem avanços nas tecnologias digitais. A Semiconductor Energy Laboratory (SEL), empresa japonesa pioneira e líder mundial nesse segmento, continua a desbravar novos caminhos no desenvolvimento da próxima geração de tecnologias de semicondutores de alto desempenho. O fundador e presidente da empresa, Shunpei Yamazaki, inventor da “memória flash”, é o mais prolífico inventor do mundo em termos do número de patentes depositadas, segundo o Guinness World Records, o livro dos recordes. Yamazaki falou à Revista da OMPI sobre o compromisso da SEL de neutralizar suas emissões de carbono por meio da inovação, a importância da propriedade intelectual para o modelo de negócios da empresa e a cultura de inovação aberta que sustenta o trabalho pioneiro da SEL.

Fale sobre o foco atual da SEL e explique como a empresa contribui para os objetivos ambientais globais.

Trabalho na área de semicondutores há algumas décadas, desde que inventei e patenteei, quando ainda tinha 28 anos, em 1970, o que hoje é chamado de memória flash (patente nº JP 886343). As memórias flash estão presentes na maioria dos dispositivos eletrônicos que usamos em nosso dia a dia. Em termos básicos, elas permitem armazenar dados e informações mesmo quando o dispositivo está desligado. A memória flash é também a forma mais barata de memória de semicondutores ou de armazenamento de dados. Nunca imaginei que a integração em grande escala em pastilhas de silício (Si LSI) – que possibilita a fabricação de circuitos integrados tão poderosos em termos de sua capacidade de microprocessamento e armazenamento de dados – seria algo tão comum, ou que iria contribuir para o aquecimento global por seu alto consumo de energia.

Em 2009, descobrimos uma nova estrutura cristalina de semicondutores óxidos (estrutura CAAC), com a qual é possível produzir circuitos integrados de menor consumo de energia, ou LSIs. Há mais de dez anos, desenvolvemos atividades intensivas de pesquisa e desenvolvimento para melhorar o desempenho dos LSIs e reduzir o consumo de energia dos centros de processamento de dados e dos supercomputadores.

Nosso objetivo é produzir semicondutores mais eficientes em termos de consumo de energia. Graças a nosso pioneirismo, desenvolvemos um novo material semicondutor com características de alta retenção de corrente elétrica. Quando desligado, um Si FET apresenta uma corrente de fuga de aproximadamente 10^-12A/µｍ. Já um OS FET (transistor de efeito de campo semicondutor de óxido cristalino) apresenta uma corrente elétrica em estado de bloqueio de meros 10^-24A/µｍ. Isso significa que os dados podem ser retidos por bastante tempo. Aproveitando essas características de alta retenção de corrente e as boas propriedades elétricas do silício, desenvolvemos uma nova estrutura composta de Si/OS. Pretendemos explorar seu efeito sinérgico combinado para criar dispositivos semicondutores com um potencial de economia de energia maior do que poderia ser obtido isoladamente com a tecnologia do silício. Se essa tecnologia tiver ampla aceitação e seu uso se generalizar, estaremos contribuindo significativamente para o combate ao aquecimento global.

O senhor poderia explicar resumidamente, para quem não tem familiaridade com o assunto, o papel que os semicondutores desempenham e sua importância no mundo moderno?

Todos os dispositivos eletrônicos que usamos diariamente, nossos smartphones, notebooks, TVs, computadores e assim por diante, são dotados de semicondutores. Seu uso hoje é tão disseminado e corriqueiro que as pessoas tendem a não lhes dar a devida importância. E, em geral, as pessoas não se dão conta de que, ao usar esses dispositivos, estão consumindo enormes quantidades de eletricidade, o que agrava o aquecimento global.

Como a SEL pode contribuir para os planos do Japão e de outros países que desejam descarbonizar e digitalizar suas economias?

O plano de ação para a estratégia de crescimento do Japão, aprovado em junho de 2021 pelo então primeiro-ministro Yoshihide Suga, ressalta o compromisso do governo japonês de estimular o desenvolvimento e a produção de tecnologias avançadas de semicondutores, tendo em vista suas propriedades de baixo consumo de energia. O documento também menciona os seguintes objetivos: a) equipar todos os novos centros de processamento de dados com tecnologias que os tornem 30% mais eficientes no consumo de energia até 2030; b) converter parte da eletricidade usada pelos centros de processamento de dados do país em energia renovável; e c) tornar os setores de semicondutores e de tecnologia da informação e comunicação neutros em carbono até 2040.

No verão de 2021, tivemos a oportunidade de apresentar ao Ministério da Economia, Comércio e Indústria (METI) do Japão a tecnologia de semicondutores de óxido cristalino com hipereconomia de energia LSI (OSLSI). O primeiro-ministro havia sido informado sobre o potencial da tecnologia OSLSI da SEL para contribuir com os objetivos da política ambiental do governo, e desejava conhecê-la melhor. Fomos convidados a elaborar um documento explicativo sobre as propriedades dessa tecnologia, que serviu de base para uma exposição detalhada sobre a SEL e a nossa tecnologia, apresentada ao primeiro-ministro pelo vice-diretor geral do METI. A partir daí, o METI deu prosseguimento ao diálogo conosco.

Acreditamos que, se for amplamente aceita e utilizada, a nossa pioneira tecnologia OSLSI contribuirá significativamente para solucionar o problema do aquecimento global.

Em 2016, o Guinness renovou o verbete dedicado ao senhor, atribuindo-lhe o título de inventor com o maior número de patentes no mundo. Naquela época, o senhor tinha mais de 11.350 patentes em seu nome. O que inspira o seu trabalho e o motiva a continuar desenvolvendo tecnologias pioneiras nessa área?

Até o segundo ano da faculdade, eu não tinha um bom desempenho escolar, mas então comecei a trabalhar com o professor Yogoro Kato (que posteriormente viria a se tornar professor emérito do Instituto de Tecnologia de Tóquio) e ele me apoiou muito. Trabalhei com ele por cinco anos. Quando disse a ele que eu estava pensando em ir estudar na Universidade Stanford, nos Estados Unidos – que era a meca dos semicondutores na época –, o professor Kato ficou furioso comigo e me convenceu a dar continuidade a meus estudos no Japão, sob sua orientação. É impossível comparar as trajetórias de vida das pessoas, por isso não sei se a minha decisão de não ir para os Estados Unidos foi boa ou não, mas certamente representou uma virada em minha vida. Em meus primeiros anos, eu não era um aluno brilhante, mas graças ao apoio e proteção do professor Kato, estou aqui hoje. E continuo me dedicando às minhas pesquisas por lealdade a seus ensinamentos. Ele era um professor formidável.

Todos os dispositivos eletrônicos que usamos diariamente, nossos smartphones, notebooks, TVs, computadores e assim por diante, são dotados de semicondutores. (...). Em geral, as pessoas não se dão conta de que, ao usar esses dispositivos, estão consumindo enormes quantidades de eletricidade, o que agrava o aquecimento global.

A SEL continua a se concentrar no desenvolvimento de tecnologias novas e pioneiras. Como o sistema de patentes apoia a difusão e adoção dessas tecnologias ao redor do mundo?

Por sermos uma empresa focada em pesquisa e desenvolvimento, as patentes são extremamente importantes para nós, exatamente como o professor Kato nos ensinou. A propriedade intelectual é um mecanismo extraordinário, mas as patentes não geram receitas se os produtos que elas protegem não forem comercializáveis. A natureza de uma empresa dedicada exclusivamente a atividades de pesquisa e desenvolvimento é tal que se torna essencial desenvolver o maior número possível de produtos capazes de chegar com sucesso ao mercado.

Com o nosso portfólio de direitos de propriedade intelectual, não pensamos duas vezes para contestar judicialmente qualquer violação a nossos direitos. Desse modo, podemos nos beneficiar da geração de receitas proporcionada por esses direitos e ampliar nossa participação de mercado. Por outro lado, é importante deter direitos sobre patentes que possam ser adequadamente usados. Por isso é tão importante que a descrição das especificações da patente se baseie nos resultados das atividades de pesquisa e desenvolvimento e indique com clareza o objetivo e os efeitos da invenção para a qual se busca proteção. Além disso, o uso estratégico das patentes é essencial para que possamos expandir as atividades de pesquisa e desenvolvimento, ampliando o valor da patente e impulsionando as receitas de licenciamento. Por sua vez, o uso estratégico dos direitos sobre patentes também pode envolver medidas legais.

O senhor poderia dizer algumas palavras sobre a cultura de inovação da SEL e seus princípios fundamentais?

Desde que a SEL foi criada, em 1980, nosso compromisso é contribuir com o progresso do mundo por meio de nossas atividades de pesquisa e desenvolvimento. Nossa primeira parceira foi a Sharp, que na época era líder mundial em semicondutores e telas de TV de cristal líquido. A parceria aconteceu graças a um conhecido comum que aproximou as duas empresas. No entanto, quando começamos a fazer pesquisas com a Sharp, eles nos disseram que o nosso nível técnico estava aquém do desejável. A partir daí, trabalhamos duro para atingir o nível exigido por eles. Em um primeiro momento, algumas das exigências pareciam excessivas, mas conseguimos atendê-las.

Acredito que o sucesso só vem com muita pesquisa e desenvolvimento e trabalho duro. Quando um parceiro chama a sua atenção para questões que precisam ser enfrentadas e a sua equipe se esforça para atender às exigências, você acaba produzindo resultados melhores. Em minha opinião, não há como inovar se a estratégia se limitar a pedir que os parceiros transfiram seus conhecimentos ou facilitem as coisas para você. A coisa não funciona se não houver da sua parte compromisso e motivação para atingir os níveis mais elevados de competência que lhe permitirão atender às necessidades do seu parceiro. Para elevar os níveis de pesquisa e desenvolvimento, é essencial encontrar uma empresa que obrigue você a se desdobrar tecnicamente, sem contudo deixar de manter um relacionamento de igual para igual.

A WIPO GREEN é uma plataforma pública que tem como objetivo promover a inovação mundial na área de tecnologias verdes. A SEL se disporia a apoiar essa iniciativa?

O enfrentamento do aquecimento global é o maior desafio atual da humanidade. A WIPO GREEN é uma iniciativa extremamente importante, que busca aproveitar o poder do sistema de propriedade intelectual para proteger o meio ambiente. Acreditamos que a WIPO GREEN pode ser um instrumento importante para viabilizar a rápida e generalizada aceitação e uso da tecnologia OSLSI, que é excepcionalmente eficiente em termos de consumo de energia. A meu ver, a cooperação com organizações internacionais como a OMPI é essencial para a consecução desse objetivo.

Que conselho o senhor daria para jovens cientistas que desejam construir um futuro melhor?

No passado, as empresas japonesas eram movidas por um compromisso com a qualidade, o trabalho duro e a crença de que as adversidades tornam as pessoas mais sábias. Hoje, porém, isso praticamente desapareceu. Precisamos recuperar essa crença para que possamos continuar a prosperar. Os recursos humanos e a propriedade intelectual são extremamente importantes para o Japão. Precisamos nos empenhar mais para ampliar a compreensão dos magistrados sobre o valor dos direitos de propriedade intelectual (PI) e, em particular, das patentes. Além disso, precisamos conscientizar o público em geral sobre a importância da propriedade intelectual. O Japão só conseguirá se manter internacionalmente competitivo se fizer uso de sua propriedade intelectual.