¿Quién es Fujio Masuoka? El creador de las memorias flash

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Biografía Completa

Fujio Masuoka, ingeniero japonés nacido el 8 de mayo de 1943, que trabajó para Toshiba y en la Universidad de Tohoku. Actualmente es director técnico (CTO) de Unisantis Electronics. Fujio, es más conocido a nivel mundial como el inventor de la memoria flash. Incluidos el desarrollo de las memorias flash de tipo NOR y NAND desde la década de los 80.

Además, inventó el primer transistor MOSFET (GAAFET) gate-all-around (GAA), uno de los primeros transistores e 3D, en 1988.

Masuoka estudió en la Universidad de Tohoku en Sendai (Japón) donde obtuvo una licenciatura en ingeniería en 1966 y un doctorado en 1971. Ese mismo año se unió a Toshiba.

Allí, inventó el transistor de efecto de campo metal-óxido-semiconducto (MOSFET) que es un transistor utilizado para amplificar o conmutar de las señales electrónicas, lo que fue un precursor de la memoria de solo lectura programable y borrable eléctricamente (EEPROM) y la memoria flash.

En 1976, desarrolló una memoria dinámica de acceso aleatorio (DRAM) con una estructura doble de poli-Si . En 1977 se mudó a Toshiba Semiconductor Business Division, donde desarrolló 1 Mb DRAM.

Masuoka estaba entusiasmado principalmente con la idea de la memoria no volátil, una memoria que durarse incluso cuando se apagase la alimentación. La EEPROM de la época tardaba mucho en borrarse. Desarrolló la tecnología de “puerta flotante” que podría borrarse mucho más rápido y presentó una patente en 1980 junto con Hisakazu Iizuka.

Su colega Shoji Ariizumi sugirió la palabra “flash” porque el proceso de borrado le recordó el flash de una cámara. Los resultados (con una capacidad de solo 8192 bytes) se publicaron en 1984 y se convirtieron en la base de la tecnología de memoria flash de capacidades mucho mayores.

Masuoka y sus colegas presentaron la invención del flash NORen 1984, y luego NAND flash en la IEEE 1987 International Electron Devices Meeting (IEDM) celebrada en San Francisco.

Toshiba lanzó comercialmente la memoria flash NAND en 1987. Toshiba le dio a Masuoka una pequeña bonificación por la invención, pero fue la compañía estadounidense Intel la que obtuvo miles de millones de dólares a través de las ventas de la tecnología relacionada.

En 1988, un equipo de investigación de Toshiba dirigido por Masuoka demostró el primer transistor MOSFET ( GAAFET ) de compuerta completa (GAA). Fue el primer transistor 3D no plano, y lo llamaron “transistor de puerta circundante” (SGT).

Se convirtió en profesor en la Universidad de Tohoku en 1994. Masuoka recibió el Premio IEEE Morris N. Liebmann Memorial 1997 del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos.

En 2004, Masuoka se convirtió en el director técnico de Unisantis Electronics con el objetivo de desarrollar un transistor tridimensional, basado en su invención anterior del transistor de puerta circundante (SGT) de 1988. En 2006, resolvió una demanda con Toshiba por 87 millones de yenes (aproximadamente 758,000 dólares).

En total, posee más 270 patentes registradas y 71 patentes pendientes adicionales; y se le ha llegado a sugerir como un posible candidato para el Premio Nobel de Física, junto a Robert H. Dennard, quien inventó la DRAM de un solo transistor.

EL Héroe Anónimo: Una historia en profundidad

Fujio Masuoka inventó la memoria flash, una tecnología utilizada en productos con unas ventas valoradas en mucho más de 76 mil millones de dólares solamente hasta el año 2001. Estos chips se han destinado a productos por más de 3 billones de dólares, incluidos automóviles, computadoras y teléfonos móviles.

La memoria flash fue la innovación de semiconductores más importante de la década de 1990 y debería haber hecho a Fujio Masuoka muy rico, jodidamente rico. Pero el inventor de 59 años vive en Japón.

Su empleador, Toshiba, reconoció sus esfuerzos al otorgarle una bonificación por valor de “unos pocos cientos de dólares” y de inmediato dejó que su archirrival Intel tomara el control del mercado por su invento. Posteriormente, dice Masuoka, Toshiba intentó repetidamente trasladarlo de su puesto principal a un puesto en el que no pudiese seguir investigando.

Con el paso del tiempo,Toshiba terminó avergonzado por ese mal trato. El departamento de relaciones públicas confeso en repetidas ocasiones a la revista FORBES GLOBAL que Intel inventó la memoria flash. Pero Intel dice que fue Toshiba y en 1997 el Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos de Nueva York otorgó a Masuoka su Premio Morris N. Liebman Memorial en reconocimiento a su invención de memoria flash mientras trabajaba en Toshiba.

Cuando se le recuerda esto, Toshiba admite qué, el inventó la memoria flash pero no logró capitalizar su lanzamiento a nivel mundial, en resumen, no acertó con su metodología de producción, venta y masificación del producto.

Masuoka, ahora profesor en la Universidad de Tohoku en Sendai, en el norte de Japón, espera ser el útimo en sonreir como dice el refrán: “Quién sonríe el último, sonríe mejor”.

Desde que dejó Toshiba en 1994, ha estado trabajando en lo que espera que sea una invención aún más importante: un “semiconductor tridimensional basado en silicio”, dice, que aumentará la capacidad de los semiconductores por diez.

Si su invento funciona como el dice, Intel podría fabricar un chip Pentium de 20 GigaHercios con el equipo que ahora utiliza para fabricar un chip de 2 GigaHercios. Lo mismo ocurriría con otros semiconductores, como las DRAM. También se retrasaría 30 años, hasta 2040, fecha en que los semiconductores de silicio alcanzen su límite teórico. El costo por bit sería una décima parte de los costos actuales, dice Masuoka.

Esta vez Masuoka está solicitando sus patentes en los Estados Unidos y en su propio nombre. Además, está buscando fondos de capital de riesgo para poder cosechar los beneficios de su creatividad alrededor de la sinfonía de Silicon Valley, y no de las notas de Japón.

La historia de Masuoka ilustra cómo Japón perdió la carrera de semiconductores con los EE. UU. En parte al descuidar la investigación básica a favor del trabajo aplicado en productos establecidos. Masuoka, no es el único japonés con talento que se siente frustrado por la falta de reconocimiento.

Shuji Nakamura, en 2001, inventó una bombilla alimentada por semiconductores y demandó a su empleador, Nichia, por la propiedad de las patentes. Ahora trabaja en los Estados Unidos.

Masuoka, un hombre tímido pero seguro, siempre pareció estar destinado a hacer grandes cosas. Cuatro meses después de unirse a Toshiba en 1971, Masuoka, que acababa de lograr un doctorado de la Universidad de Tohoku, inventó un tipo de memoria conocida como SAMOS.

Además, después de cinco años en Toshiba, inventó otro tipo y fue trasladado a la división de producción de semiconductores, donde desarrolló una DRAM de 1 megabit.

Sin embargo, lo que le entusiasmó realmente fue una idea que se le ocurrió, en un Click instantáneo de su vida y que daba solución a uno de los mayores desafíos que enfrentó la industria de los semiconductores en la década de 1970: Encontrar una manera de retener la memoria para que no desapareciera cada vez que se apagaba la alimentación.

Los ingenieros encontraron demasiado engorroso construir una memoria no volátil para cada bit de información, y la idea de Masuoka era que la información debía almacenarse en grandes lotes en lugar de en un solo bit, así, sería más fácil diseñar la retención de grandes lotes porque esto podría hacerse con diseños de circuitos más compactos y simples.

Sin el permiso de Toshiba, Masuoka comenzó a pasar sus noches y fines de semana trabajando en esa idea; y en 1980 había solicitado las patentes básicas sobre un tipo de memoria flash ahora conocida como memoria flash de tipo NOR.

No fue hasta cuatro años después, después de una promoción educativa que pudo producir la primera memoria flash. “Ahora era lo suficientemente mayor como para poder ir a la fábrica sin permiso y ordenarles que me hicieran uno”, dijo. (Su promoción fue el resultado de las innovaciones que hizo al trabajar en mejoras incrementales en la tecnología DRAM).

Cuando Masuoka presentó su memoria flash en la reunión anual internacional de desarrolladores de electrónica en San José, California, en 1984, la industria estadounidense de semiconductores lo vio como una amenaza.

De vuelta a casa, sus superiores en Toshiba se sorprendieron levemente cuando varias compañías de computadoras de USA incluyendo Intel y también algunos fabricantes de automóviles, pidieron algunas muestras e Intel puso inmediatamente a más de 300 ingenieros a trabajar a tiempo completo en el desarrollo de la futura memoria flash.

Mientras tanto, en Toshiba, “dejaron que cinco tipos me ayudaran a tiempo parcial”, dice Masuoka. Aunque el grupo de Masuoka fue el primero en vender memoria flash (en un producto utilizado en automóviles) no pasó mucho tiempo antes de que Intel dominara por completo el mercado. En su libro conmemorativo del 25 aniversario, publicado en 1993, Intel se jactó de haber revertido el patrón habitual de que un invento estadounidense se convirtiera en un producto japonés; y las memorias flash se convirtieron en muy poco tiempo en uno de los principales ingresos de Intel.

El trabajo de Masuoka con DRAM, en el que Toshiba era un líder mundial para ese entonces, aseguró su promoción adicional. Ahora tenía más de 60 ingenieros trabajando para él a tiempo completo en el desarrollo de DRAM. Las DRAM estaban dando unas ganancias a Toshiba de 500 millones de dólares al año, estima Masuoka.

Intel, sin embargo, recibía un estimado de 500 millones de dólares al año de la venta de memorias flash poco después de su desarrollo: se había convertido en un componente vital en las computadoras personales y la electrónica del automóvil. Otras compañías, como Advanced Micro Devices, Fujitsu, Sharp y Mitsubishi, también entraron al mercado de la venta de memorias.

Pero Masuoka no había renunciado a la memoria flash. En 1986, pasó la mitad de su tiempo en Estados Unidos como testigo en una demanda de patentes que involucraba a Toshiba y Texas Instruments. Mientras esperaba su turno para testificar, comenzó a trabajar en un nuevo tipo de memoria flash, continuando en su tiempo libre hasta que estuviera listo para solicitar patentes.

La idea era una memoria flash de tipo NAND (no / y) que pudiera usarse, esperaba, para reemplazar los discos duros de las computadoras. El tipo de memoria NAND sacrifica velocidad por compacidad y bajo precio. El tipo NOR debe ser ultrarrápido porque está conectado directamente a la unidad central de procesamiento de una computadora y almacena su sistema básico de entrada-salida (el sistema operativo utilizado por el microchip que se encuentra debajo de los sistemas operativos de interfaz de usuario, como Windows).

El tipo NAND podría contener más del doble de la cantidad de información y ser más lento si se usa como un disquete o disco duro. Masuoka describe la diferencia entre un edificio de apartamentos de ocho pisos y una casa de un piso. Es mucho más rápido salir de la casa, pero solo pueden caber tantas casas en una superficie determinada.

En 1987, nuevamente sin permiso (dice Masuoka), hizo algunos lotes de su nuevo tipo de memoria flash. Esta vez fue lo suficientemente mayor como para poder dedicar recursos al proyecto para garantizar que Toshiba obtuviera un liderazgo insuperable tanto en patentes como en tecnología de producción. “Toshiba es una buena compañía en el sentido de que les da a los gerentes intermedios suficiente autonomía para hacer tales cosas”, dice Masuoka.

Su objetivo era nada menos que reemplazar el mercado de $ 50 mil millones al año para unidades de disco duro en computadoras. La memoria flash tiene muchas ventajas. No tiene partes móviles mecánicas, utiliza menos de la centésima potencia de un disco duro y puede hacerse muy pequeño. Con el tiempo, sintió, su mayor desventaja, el alto costo, seguramente se superaría.

Tenía razón: en estos días, para cualquier cosa por debajo de 256 megabytes de memoria, incluidos los teléfonos móviles, el flash es más barato que un disco duro.

Por su trabajo, dice Masuoka, recibió unos cientos de dólares de Toshiba y solo después de que un periódico japonés otorgó a su nuevo tipo de memoria un premio de invención del año en 1988. Recibió ofertas de trabajo de compañías estadounidenses, pero Masuoka dice que “En aquellos días en Japón, dejar su empresa simplemente no se consideraba una opción”.

Sin embargo, poco después de que el primero de los nuevos recuerdos salió al mercado en 1990, Toshiba comenzó a presionarlo para que aceptara una “promoción” que, a la edad avanzada de 47 años, lo habría puesto en un trabajo sin subordinados.

“Me dijeron ‘No te necesitamos más’. Querían ponerme en un trabajo que fue etiquetado como una promoción, pero donde trabajaría solo, sin subordinados ni colegas; como ingeniero, eso significa que no puedes hacer nada “, dice. “Me quejé y me resistí al pasar por encima de las cabezas de mis jefes durante tres años, pero me dijeron ‘No eres un jugador de equipo, no obedeces las órdenes, sales y haces las cosas por tu cuenta’”. En 1994 dejó a Toshiba para convertirse en profesor en la Universidad de Tohoku.

Toshiba disputa la cuenta de Masuoka. Un portavoz describe el trabajo como una promoción, en la que podría haber capacitado a sus subordinados, y agregó: “En ese momento, la memoria flash no era un gran mercado”; DRAM era entonces el pan y la mantequilla de Toshiba. Un artículo de un periódico de la industria japonesa de la época describe a Masuoka como una especie de tirano que, sin embargo, tenía muchas personas que querían trabajar con él.

Toshiba anunció en diciembre que se retiraría del negocio DRAM y dedicaría más recursos a la memoria flash. Toshiba ahora gana más de $ 1.2 mil millones al año de chips de memoria, una cantidad no revelada en tarifas de licencia de otros fabricantes. Pero la compañía está luchando: en 2001 perdió $ 1.9 mil millones en ventas que cayeron un 9%, a $ 40.6 mil millones.

Para el público, la memoria flash tipo NAND es más familiar en forma de tarjetas de memoria o palos utilizados en cámaras digitales o reproductores de música portátiles. La memoria flash tipo NOR todavía representa el 80% del mercado; NAND tiene el otro 20%. La memoria NOR se utiliza para mantener el software que ejecuta los microchips y CPU surtidos en dispositivos portátiles como teléfonos móviles y PDA. También se usa en una variedad de aplicaciones automotrices, entre ellas las unidades electrónicas que controlan muchas funciones diferentes del motor.

Si las tendencias continúan, el mercado mundial de memoria flash tendrá un valor de $ 150 mil millones en unos años, dividido en partes iguales entre la memoria tipo NOR y la memoria tipo NAND. Toshiba seguramente se beneficiará a medida que NAND aumente en importancia; pero, por supuesto, Masuoka no verá nada de ese dinero.

Toshiba dice que ha llevado a cabo muchas reformas desde los días de Masuoka. Los investigadores ahora pueden pasar el 10% de su tiempo en sus propios proyectos. Además, el límite anual sobre la cantidad que los inventores pueden recibir de las regalías de sus patentes se ha elevado de $ 8,000 a $ 80,000. Masuoka dice que no ha recibido nada similar a tales sumas para sus patentes de memoria flash, aunque, según la estimación de Masuoka, Toshiba gana $ 50 millones al año en regalías de ellos.

Sin embargo, no se detiene en el pasado. Con 189 patentes a su nombre y otras 50 pendientes, dice que su mayor invento aún no se ha presentado. Durante los últimos ocho años en Tohoku, ha estado trabajando en un nuevo tipo de semiconductor de silicio que tiene un diseño tridimensional (vea el diagrama a continuación) .

La tecnología de semiconductores bidimensionales está llegando a sus límites. Tal vez en tan solo una década, los circuitos serán tan delgados que el fenómeno conocido como túnel cuántico, donde los electrones se deslizan a través de las paredes de silicio, hará imposible un mayor progreso.

Una estructura tridimensional aseguraría que “no tendríamos que preocuparnos por los límites teóricos durante 30 años”, dice Masuoka. También aumentaría diez veces la velocidad de los semiconductores para un circuito igualmente grueso.

Masuoka es reacio a revelar los detalles, pero dice que confía en que el primer semiconductor se producirá dentro de cinco años. Ya ha acumulado cuidadosamente una serie de patentes básicas para proteger su nuevo invento. Un equipo de profesores jóvenes y doctorado. Los estudiantes lo han estado ayudando.

Aunque es un pobre promotor de sí mismo, Masuoka esta vez espera encontrar socios de riesgo que le proporcionen el dinero que necesita para mover su nueva ficha del tablero de dibujo a la producción real. El equipo necesario para fabricar sus semiconductores tridimensionales costaría de $ 40 millones a $ 80 millones.

La ironía de todo es que es probable, una vez más, ser una compañía estadounidense que se beneficie más de su invención. A pesar de años de lamentarse por su propio dicho (“Un clavo que sobresale se clava”), muchos japoneses continúan siendo empujados a la carpintería.

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INF.: Esta obra contiene una traducción total derivada de Fujio Masuoka de la Wikipedia en inglés, versión del 5 de enero de 2020, publicada por sus editores bajo la Licencia Libre de GNU (es) y licencia CC BY 3.0.