Len málo vynálezov úplne zmenilo spotrebnú elektroniku tak ako pamäť flash. Vynález pamäte flash nám umožňuje nosiť vreckové zariadenia, ako sú smartfóny, so stovkami gigabajtov úložného priestoru, ktoré dokážu čítať, zapisovať a mazať údaje v zlomkoch sekundy. V každom okamihu má človek so smartfónom vo vrecku repertoár fotografií, videí, hudby, kníh a iných náhodných údajov.

Ale tým to nekončí. Flash pamäť je všade: je v našich notebookoch, autách, dokonca aj v práčkach. Pred niekoľkými desaťročiami by sme si takýto svet len ťažko vedeli predstaviť. Za týmto vynálezom stojí japonský inžinier Fujio Masouka. Pri príležitosti tohtoročného 35. výročia vynálezu pamäte flash vám prinášame pohľad na takzvaného otca pamäte flash.

Fujio Masouka, "otec pamäte flash".

Spoločnosť Masouka vidí v integrovaných obvodoch svetlú budúcnosť

Masouka sa narodil 8. mája 1943 v Takasaki v Japonsku počas druhej svetovej vojny. Počas studenej vojny svetové veľmoci výrazne investovali do inovatívnych technológií, aby si udržali prvenstvo. Šikovných mladých študentov priťahovali oblasti fyziky, chémie, matematiky a inžinierstva.

Masouka nebol iný. Keď začal chodiť na strednú školu v Takasaki, zaujala ho najmä matematika a prihlásil sa do školského krúžku fyziky a elektroniky. Tam sa dozvedel o novom vynáleze pochádzajúcom zo Spojených štátov: integrovanom obvode. Masouka videl v integrovanom obvode budúcnosť. Predstavoval vzrušujúci nový svet možností v elektronike, ktorý umožňoval realizovať výpočty v oveľa menších rozmeroch. Motivovaný svojou novou vášňou získal Masouka ešte na strednej škole kredity z matematiky na univerzitnej úrovni, aby si uľahčil prijímacie konanie.

Masouka v roku 1962, keď ukončil strednú školu Takasaki.

V rýchlom slede za sebou bol Masouka prijatý na univerzitu Tohoku a v rokoch 1966, 1968 a 1971 získal titul bakalára, magistra a doktora vied v odbore elektrotechnika. Presne ako chcel, špecializoval sa na technológiu integrovaných obvodov.

Toshiba a vynález pamäte flash

Krátko po ukončení doktorandského štúdia nastúpil Masouka do výskumného a vývojového centra spoločnosti Toshiba ako výskumník v malom tíme. Začiatkom 70. rokov sa Toshiba zaujímala najmä o rozvoj nevolatilnej pamäte. Masouka neskôr uviedol prezentáciu spoločnosti Intel o nevolatilných pamätiach na Medzinárodnej konferencii o polovodičových obvodoch ako jeden z motivačných faktorov, prečo sa spoločnosť zamerala na tento typ výskumu.

Obsah medzinárodnej konferencie o polovodičových obvodoch z roku 1970 poskytuje prehľad o stave elektroniky v čase, keď Masouka končil posledný rok svojho doktorandského štúdia.

Jednou z prvých výziev, ktoré spoločnosť Masouka riešila v súvislosti s nevolatilnou pamäťou, bola rýchlosť vymazávania údajov. V roku 1972 spolu so svojím tímom vynašiel MOSFET typu stacked-gate avalanche-injection (SAMOS). Vymazávanie pamäte spočívalo vo vybíjaní tranzistorov pomocou UV žiarenia alebo elektrického vybitia náboja.

Pamäťová bunka SAMOS obsahuje jedno riadiace hradlo a jedno izolované plávajúce hradlo.

Pri aktualizácii návrhu v roku 1976 bola architektúra SAMOS použitá na demonštráciu zápisu/vymazania na 2 kB pamäte s časom zápisu 20 us a časom vymazania 5 s. Táto rýchlosť bola výsledkom plávajúceho hradla a možnosti použiť UV svetlo na vymazanie náboja.

Hoci UV svetlo výrazne urýchlilo vymazávanie pamäte, pravdepodobne by bolo limitujúcim faktorom pri širokom rozšírení. Masouka skúmal spôsoby, ako eliminovať UV svetlo pri zachovaní výkonu. V roku 1984 uverejnil podrobnosti o flash EEPROM, ktorá "[vymazávala pamäťové bunky] pomocou emisie elektrónov v poli z plávajúceho hradla na vymazávacie hradlo vo flash pamäti". Názov "pamäť flash" pochádza od kolegu, ktorý proces vymazávania opísal ako "bleskový".

Toshiba predala prvú flash pamäť v roku 1987, hoci Intel bol nakoniec označený za vynálezcu tejto technológie a na svojich vlastných komerčných flash pamätiach zarobil podstatne viac. Táto skutočnosť bola pre spoločnosť Toshiba spočiatku takou hanbou, že verejne priznala, že vynálezcom je Intel, aby si zachovala tvár.

Odchod zo spoločnosti Toshiba a nástup na profesúru

Po ďalšom desaťročí v spoločnosti Toshiba sa Masouka rozhodol prijať profesúru na svojej materskej univerzite Tohoku. Za svoju prácu v spoločnosti Toshiba sa mu dostalo len malého uznania a vo svojom výskume sa cítil čoraz menej podporovaný.

Na univerzite Tohoku viedol Masouka vlastné výskumné laboratórium zamerané na polovodičovú elektroniku. Na webovej stránke svojho laboratória zdôrazňoval ciele laboratória vykonávať užitočný výskum pre ľudstvo a planétu a za kľúčový prínos považoval veľké integrované obvody, čo bolo opakom jeho presvedčenia zo strednej školy, že integrovaný obvod je budúcnosť.

V roku 1980 Masouka objavil pamäť NOR flash.

Masouka vraj na pohovoroch požiadal uchádzačov o štúdium, aby si predstavili, že budú behať a počúvať všetku hudbu na malom zariadení, ktoré si pripnú k uchu - a že práca, ktorú vykonalo jeho laboratórium, by to pomohla uskutočniť. V 90. rokoch svet ešte stále prechádzal od kazetových walkmanov k diskmanom s CD-ROM. MP3 prehrávače a smartfóny boli vzdialené ešte viac ako desať rokov.

Napriek tomu, že Masouka prešiel na novú pozíciu, kde mal oveľa väčšiu kontrolu a podporu vo výskume, podal v roku 2004 žalobu na spoločnosť Toshiba. Masouka chcel spravodlivú kompenzáciu za prácu, ktorú vykonal pre spoločnosť, ktorá jeho prínos takmer vôbec neuznala. V roku 2006 sa Toshiba s Masukom dohodla na vyrovnaní vo výške 87 miliónov JPY (dnes približne 650 000 USD).

Masoukov odkaz pokračuje

Po 11 rokoch pôsobenia na univerzite Tohoku sa Masouka v roku 2005 stal technickým riaditeľom japonskej spoločnosti Unisantis Electronics, ktorá sa špecializuje na polovodičové technológie s tranzistormi s obklopujúcim hradlom. Túto funkciu zastáva dodnes vo veku 79 rokov.

Na jednej prednáške Masouka raz vyhlásil: "Som inžinier, nie výskumník. Nech vytvoríte akokoľvek úžasnú vec, ak je drahá, nikto ju nebude používať. . . . Nájdite niečo, čo bude robiť svoju prácu za primeranú cenu."

Na stránke autorov IEEE sa jeho meno objavuje v publikáciách ešte v roku 2021.  Aj 35 rokov po predaji prvej komerčnej flash pamäte zostáva Masouka významnou osobnosťou polovodičovej technológie.