Giáo sư Amano, người đoạt giải Nobel, chất bán dẫn điện `` Nhật Bản chiến thắng ''
Giải Nobel 2022 sẽ được công bố vào ngày 3 tháng 10. Giáo sư Hiroshi Amano của Đại học Nagoya, người từng đoạt giải Nobel Vật lý năm 2014 cho sự phát triển của đèn LED điốt phát quang (LED), hiện đang phát triển công nghệ này và đi tiên phong trong lĩnh vực tiết kiệm năng lượng. Ông nói rằng có một cách để tồn tại trong điều kiện năng lực nghiên cứu và phát triển của Nhật Bản, vốn đã được chỉ ra là đang giảm khả năng cạnh tranh quốc tế. Chúng tôi đã hỏi anh ấy về nghiên cứu hiện tại của anh ấy và các đề xuất cho ngành công nghiệp.
――Sử dụng công nghệ tăng trưởng tinh thể gali nitride (GaN) đã dẫn đến giải Nobel, bạn đang nghiên cứu phát triển và ứng dụng các vật liệu bán dẫn mới.
"Gali nitride có thể được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau. Đèn LED xanh lam là loại nổi tiếng nhất và có thị trường rộng lớn. Ngay cả trong chất bán dẫn công suất (xử lý điện áp và công suất lớn), chúng tôi có thể tận dụng thực tế là mất điện do đối với điện trở nhỏ hơn của silicon. "
――Vì vậy, bạn đang hướng tới việc sử dụng chất bán dẫn công suất gallium nitride trong xe điện (EV).
"Nếu gallium nitride được sử dụng trong bộ biến tần chuyển đổi dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều, người ta nói rằng phạm vi di chuyển của một EV có thể được mở rộng thêm 10%. Nếu bộ chuyển đổi (được sử dụng để thay đổi điện áp) cũng được thay thế bằng gallium nitride , phạm vi bay có thể được mở rộng thêm khoảng 25%. "
“Gali nitride cũng có thể được ứng dụng để cung cấp năng lượng không dây cho máy bay không người lái. Ví dụ, khi phun thuốc trừ sâu bằng máy bay không người lái, nó có thể bay trong 10 đến 15 phút bằng pin và có diện tích khoảng 1 ha. So với các phương pháp đó Sử dụng xăng, v.v., nó có thể góp phần vào quá trình khử cacbon. Hợp tác với Toyoda Gosei và những người khác, chúng tôi đang phát triển công nghệ truyền tải điện không dây hiệu quả bằng cách sử dụng gallium nitride. ”
――Tại sao các trường đại học và công ty Nhật Bản nên chú ý đến nghiên cứu gali nitride?
“Điều này là do Nhật Bản, bao gồm các công ty, có thế mạnh trong các lĩnh vực như vật liệu và thiết bị. Trong chất nền gallium nitride, các công ty Nhật Bản như Mitsubishi Chemical, Sumitomo Chemical và Sumitomo Electric Industries có tổng thị phần trên 80%. Silicon. Đồng đều Như vậy, tổng thị phần của các nhà sản xuất chất nền Nhật Bản là khoảng 60%. Sumitomo Electric có thị phần hàng đầu thế giới về bóng bán dẫn tần số cao làm bằng gallium nitride cho các trạm gốc. "
"Những con số cho thấy các công ty lớn đã bắt tay vào nghiên cứu từ rất sớm. Thông điệp của chúng tôi là Nhật Bản nên cố gắng hết sức vì nước này rất mạnh về vật liệu và thiết bị tạo nên nền tảng."
“Một trong những lý do khiến tôi nghĩ Nhật Bản có cơ hội giành chiến thắng là nước này không cần thiết bị sản xuất chất bán dẫn tiên tiến. Tình trạng 'thiếu hụt chất bán dẫn' hiện nay chủ yếu đề cập đến chất bán dẫn để xử lý số học, và các sản phẩm tiên tiến dự kiến sẽ vượt 10 tỷ yên. Chỉ một số rất hạn chế các nhà sản xuất có thể đầu tư vào nó. Đối với chất bán dẫn công suất, chúng tôi có thể khai thác khả năng của các thiết bị sản xuất hiện có trị giá vài trăm triệu yên ”.
――Bạn thấy khả năng cạnh tranh quốc tế của các nghiên cứu Nhật Bản trong lĩnh vực khoa học và công nghệ như thế nào?
"Đúng là xếp hạng của Nhật Bản tương đối thấp về số lượng bài báo khoa học. Trung Quốc và Đức đang tăng lên đáng kể. Tuy nhiên, Nhật Bản vẫn dẫn đầu về chiều sâu bằng sáng chế. Nếu bạn không kiềm chế, bạn không thể trở nên mạnh mẽ hơn Theo nghĩa đó, Nhật Bản là quốc gia đứng đầu thế giới về các bằng sáng chế cho chất bán dẫn, ô tô và pin lưu trữ. "
“Tuy nhiên, rất khó để xử lý tất cả mọi thứ, vì vậy cần phải phát triển ý tưởng tăng cường thế mạnh của chúng tôi và hợp tác với nước ngoài. Tôi cần điều đó.”
―― Người ta đã chỉ ra rằng có sự chậm trễ trong việc sử dụng nguồn nhân lực tiến sĩ.
“Sinh viên đang gặp khó khăn trong quá trình học tiến sĩ. Đại học Nagoya đã được Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ lựa chọn cho nhiều chương trình trợ cấp, và chúng tôi đang hỗ trợ họ bằng cách tăng gấp đôi học bổng, nhưng vẫn còn dài. con đường để đi. ”
“Các công ty cũng đang bị tụt hậu trong việc sử dụng những người có bằng tiến sĩ, những công ty có hiệu quả kinh doanh tốt thì cố gắng duy trì hiện trạng nên rất khó để phân bổ tiền cho các doanh nghiệp mới, tôi cảm thấy như không còn đủ diện tích. "
―― Tinh thần kinh doanh của sinh viên không tốt như ở Hoa Kỳ.
“Tôi muốn sinh viên chấp nhận thử thách khởi nghiệp, nhưng đó là một thiểu số ở Nhật Bản. Tôi nghe một giảng viên Đại học Stanford, Hoa Kỳ nói rằng hầu như không có sinh viên nào không muốn khởi nghiệp .
“Ở Hoa Kỳ, ngay cả khi một công ty phá sản, các cá nhân vẫn được bảo vệ theo Chương 11 của Bộ luật Phá sản Hoa Kỳ. Khi chúng tôi gặp khó khăn, cá nhân đó có xu hướng chịu đòn.
“Có một phép tính thử nghiệm cho thấy tỷ lệ sống sót sau 5 năm của các công ty khởi nghiệp do trường đại học thành lập ở Hoa Kỳ là khoảng 25%.
――Bạn đang kêu gọi rằng Nhật Bản nên thúc đẩy sự đổi mới cởi mở hơn.
“Nếu bạn cạnh tranh với công nghệ mới ngay từ đầu, sẽ mất nhiều thời gian để đạt được lối ra. Một ví dụ là chất bán dẫn điện sử dụng gallium nitride. Tôi nghĩ rằng nên phát triển nó cùng nhau."
“Sau khi mỗi công ty mang lại kết quả của mình, sẽ rất tốt nếu họ thể hiện sự độc đáo của mình trong phần thoát ra, chẳng hạn như kết hợp chúng vào hệ thống. Cho đến nay, Nhật Bản đã cạnh tranh quá nhiều trong giai đoạn hợp tác giữa các trường đại học và công bắt buộc. Tôi cần tăng tốc. "
――Cạnh tranh quốc tế trong việc phát triển chất bán dẫn ngày càng gay gắt do sự xích mích giữa Hoa Kỳ và Trung Quốc.
"Đối với Nhật Bản, vấn đề cấp bách nhất của một quốc gia là silicon (chất bán dẫn để xử lý số học, v.v.). Tuy nhiên, vì tầm quan trọng của chất bán dẫn công suất, dẫn đến bảo tồn năng lượng, sẽ tăng lên trong tương lai, tôi nghĩ Trung Quốc sẽ là một một nước đáng gờm. Hoa Kỳ. thành công trong những bước khởi đầu nhỏ do các công ty khởi nghiệp dẫn đầu. Nước này không nhất thiết phải có mối quan hệ cao với việc phát triển vật chất đòi hỏi nguồn vốn lớn, chẳng hạn như gallium nitride. khi chính phủ quốc gia hoặc địa phương chỉ định một ngân sách lớn. Rẻ "
“Trên thực tế, các công ty Trung Quốc đang nhanh chóng cải thiện năng lực của mình trong lĩnh vực bán dẫn.
――Trong các vấn đề về bảo mật và an ninh, bạn có lựa chọn hợp tác với các trường đại học và công ty Trung Quốc không?
"Đó là một vấn đề khó khăn. Tôi có nhiều bạn bè ở Trung Quốc và nhiều người có công nghệ xuất sắc, vì vậy với tư cách là một nhà nghiên cứu, tôi cảm thấy mình muốn làm việc tự do hơn một chút. Tuy nhiên, nó cũng liên quan đến các chiến lược quốc gia như hạn chế xuất khẩu, vì vậy hãy "Chúng tôi đã không thể tiến hành nghiên cứu chung với các nhà nghiên cứu Trung Quốc trong hai hoặc ba năm qua."
Giáo sư Amano chỉ ra, "Cho đến giai đoạn của các bộ phận và mô-đun, các công ty sẽ hợp tác nhanh hơn là cạnh tranh."
―― Suy nghĩ của bạn về các chủ đề nghiên cứu mà Nhật Bản nên tập trung vào, không chỉ là chất bán dẫn?
"Cách đây một thời gian, tôi đã tham gia buổi khởi động chủ đề nghiên cứu của 'Chương trình Nghiên cứu và Phát triển Moonshot' của chính phủ. Hầu hết 129 đề xuất đều liên quan đến khả năng phục hồi, tức là cách đối phó với thảm họa và bệnh truyền nhiễm. Chủ đề đó Tôi thấy đặc biệt thú vị là kiểm soát bão. Ý tưởng phát hiện ra các cơn bão và sử dụng chúng không chỉ để giảm nhẹ thiên tai mà còn để sản xuất điện đang được dẫn đầu bởi Đại học Quốc gia Yokohama. "
"Tôi nghĩ rằng những người trẻ tuổi quan tâm đến khả năng phục hồi là điều lành mạnh và nó sẽ trở thành một chủ đề nghiên cứu quan trọng hơn trong tương lai. Có rất nhiều vấn đề mà con người cần giải quyết, bao gồm vấn đề về thực phẩm và nước, sức khỏe tâm thần và chiến tranh. "Nếu bạn nghĩ rằng bạn phải tự mình đưa ra các biện pháp đối phó, bạn sẽ có thể nảy ra vô số ý tưởng."
“Người ta nói rằng điều quan trọng trong đầu tư cổ phiếu là đa dạng hóa điểm đầu tư, nhưng nghiên cứu cũng vậy. Trong trường hợp chất bán dẫn, chúng tôi không chỉ đầu tư vào silicon mà còn đầu tư vào nghiên cứu chất bán dẫn điện. Tôi nghĩ điều quan trọng là phải thực hiện thử thách của sự cố gắng
- Theo bạn, những phẩm chất cần có của một nhà nghiên cứu là gì?
"Bản thân tôi về cơ bản là thiếu kiên nhẫn và khi một mục tiêu đã được quyết định, tôi muốn thực hiện ngay. Khi còn là sinh viên, tôi rất kính trọng Bill Gates, người sáng lập Microsoft tại Hoa Kỳ. đứng yên. Anh ta chắc hẳn đã là con người. "
“Bước đầu tiên là đặt mục tiêu tạo động lực cho bạn. Nếu bạn muốn phổ biến bộ sạc nhanh sử dụng gallium nitride, bạn tự nhiên nghĩ về việc mình cần làm và muốn làm càng sớm càng tốt. sai, bởi vì giáo sư nói, đó chỉ là gánh nặng cho chính bạn.
―― Lễ công bố giải Nobel 2022 đang đến gần.
“Tôi muốn các nhà nghiên cứu Nhật Bản được khen thưởng vì sự chăm chỉ của họ vì họ biết nhiều hơn về những đóng góp của họ trong lĩnh vực tương ứng so với các nhà nghiên cứu ở nước ngoài. các quốc gia mới nổi khác đang tiến bộ, vì vậy tôi nghĩ rằng chúng tôi tất nhiên sẽ nhận được nhiều giải thưởng hơn trong tương lai. ”
(Phỏng vấn bởi Ken Matsui, tổng biên tập của Nikkei Sangyo Shimbun)
Sức mạnh trong phát triển vật liệu; chìa khóa để đánh bóng sản phẩm
Theo "Chỉ số Khoa học và Công nghệ 2022" do Bộ Giáo dục, Văn hóa, Thể thao, Khoa học và Công nghệ công bố vào tháng 8, Nhật Bản đã chuyển từ vị trí thứ 3 trong năm 2008-2010 lên vị trí thứ 5 trong năm 2018-2020 về số lượng tự nhiên. bài báo khoa học theo quốc gia. bị bỏ. Số lượng các bài báo được trích dẫn nhiều và có ảnh hưởng cũng giảm, bị Đức và Ấn Độ vượt qua. Giáo sư Amano thừa nhận sự sụt giảm tương đối trong xếp hạng năng lực nghiên cứu, nhưng nhấn mạnh rằng “Nhật Bản cần tận dụng tối đa những thế mạnh còn lại của mình”.
Các sản phẩm công nghiệp, chẳng hạn như ti vi tinh thể lỏng và điện thoại di động, trong đó các công ty Nhật Bản từng chiếm thị phần cao, đã mất đi sự hiện diện trên thị trường khi Hoa Kỳ, Hàn Quốc, Trung Quốc và các nước khác đã lấn át họ. Mặt khác, trong lĩnh vực vật liệu, Nhật Bản duy trì năng lực R&D cao. Ngoài đèn LED xanh lam của Giáo sư Amano, nghiên cứu của Akira Yoshino, thành viên danh dự của Asahi Kasei, người đã giành giải Nobel Hóa học năm 2019 cho việc phát triển pin lithium-ion. Nghiên cứu của Giáo sư Amano hiện đang cố gắng đóng một vai trò mới trong một xã hội khử cacbon, chẳng hạn như tiết kiệm năng lượng của xe điện.
Tại Triển lãm Ô tô Tokyo 2019, những chiếc xe điện sử dụng chất bán dẫn gallium nitride đã được giới thiệu. (Ảnh: Đại học Nagoya)
Nhưng không có sự yên bình và tĩnh lặng trong lĩnh vực này. Mitsuo Sawamoto, một giáo sư được bổ nhiệm đặc biệt tại Đại học Chubu, người được kỳ vọng sẽ giành giải Nobel cho nghiên cứu của mình về công nghệ tổng hợp phân tử, chỉ ra, "Khả năng phát triển vật liệu của Nhật Bản rất cao, nhưng có một vấn đề trong việc tạo ra các sản phẩm và hệ thống cạnh tranh. . " Ví dụ, Toray và những công ty khác có năng lực công nghệ cao về màng xử lý nước, nhưng Veolia của Pháp và các "chuyên gia nước" khác đang tích cực nhắm mục tiêu vào các thị trường mới nổi bằng thiết kế nhà máy và khả năng vận hành của họ.
Giáo sư Amano nói, "Các nhà sản xuất ô tô sẽ không sử dụng vật liệu và thiết bị một mình. Chúng tôi phải phát triển chúng đến giai đoạn mô-đun." Thúc đẩy nghiên cứu chung với Toyota Motor Corporation và Toyoda Gosei, đồng thời kêu gọi sự hợp tác mạnh mẽ hơn giữa các trường đại học và các công ty.
Phát triển những cá nhân có thể tạo ra đột phá cũng là một vấn đề. Giáo sư Amano cho biết phẩm chất của một nhà nghiên cứu giỏi là: `` Một khi bạn đặt mục tiêu, bạn không thể dừng lại và cống hiến hết mình cho nghiên cứu. '' Điều này cũng đúng đối với các nhà nghiên cứu doanh nghiệp và doanh nhân. Làm thế nào chúng ta có thể nâng cao động lực của các cá nhân và làm cho tài năng của họ phát triển? Các tiểu bang và công ty cũng phải chịu trách nhiệm.
