綠色設計——工程師不可回避的時(shí)代命題
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節約一張紙，少開(kāi)一天車(chē)，出門(mén)隨手關(guān)燈，更換節能電器……如今這些低碳生活方式已經(jīng)處處可見(jiàn)。
北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院微納電子發(fā)展戰略研究室王永文主任表示，在后工業(yè)時(shí)代，人口的過(guò)度增長(cháng)是造成能源過(guò)度消耗的主要原因，環(huán)境污染已經(jīng)成為制約能源發(fā)展的主要因素。
為此，人們開(kāi)始將節能減排和環(huán)境保護工作提到了議事日程上來(lái)，各國都出臺了包括環(huán)保法規、稅收政策等節能減排的種種舉措，并通過(guò)調整產(chǎn)業(yè)結構、資金投入、技術(shù)進(jìn)步等手段來(lái)將節能減排付諸實(shí)施。
而對于先進(jìn)電子產(chǎn)品的設計工程師來(lái)說(shuō)，如何采用更為先進(jìn)的電子器件，為人類(lèi)提供更為節能的電子產(chǎn)品，成為新在歷史使命。
半導體技術(shù)為節能做出重大貢獻
集成電路的發(fā)明與產(chǎn)業(yè)發(fā)展將人類(lèi)社會(huì )帶進(jìn)了信息時(shí)代，以集成電路為基礎的信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界第一大產(chǎn)業(yè)。與此同時(shí)，半導體技術(shù)在開(kāi)發(fā)新能源、提高能源效率等方面都發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。美國節能經(jīng)濟委員會(huì )在2009年發(fā)表的《半導體技術(shù)美國能源生產(chǎn)力革新的希望》研究報告中指出，基于過(guò)去半導體技術(shù)對節能的貢獻，預計到2030年全美將節省27%的能量。
圖1：美國能源情報署對半導體產(chǎn)品為美國帶來(lái)的節能效果預測
據美國能源情報署預測，如繼續保持電器產(chǎn)品的效率不變，那么到2030年，美國全年用電量將比使用節能型家電產(chǎn)品高出1.896×109kW•h；而如果政府大力支持節能家電的使用并推出相關(guān)政策的話(huà)，則還能夠節省電力約1.242×109kW•h！
以半導體技術(shù)推動(dòng)下的智能電網(wǎng)為例，2008年中國社會(huì )用電總量近35000億千瓦時(shí)，實(shí)現電網(wǎng)信息化之后，每年在配電輸電用電等環(huán)節即可節約5%至10%的電力資源，節省價(jià)值近2000億元人民幣。
圖2：智能電網(wǎng)的使用將為中國社會(huì )用電總量帶來(lái)的降低效果預測
據國網(wǎng)能源研究院電力供需實(shí)驗室預測，2011-2020年，電網(wǎng)智能化可使全社會(huì )最高用電負荷下降約4900萬(wàn)kW，假設每下降1kW少建設1kVA變電容量，按3700元/kVA電網(wǎng)設備投資造價(jià)測算，可減少電網(wǎng)建設投資需求約1800億元。
如此這般，半導體技術(shù)支撐下的智能社區、智能交通、智能家居、智能工廠(chǎng)等等，同樣為節能型社會(huì )做出巨大貢獻。
綠色設計漸成潮流
對于應用電子工程師而言，“綠色設計”不僅僅意味著(zhù)使用符合RoHS環(huán)保法規的元器件，更為重要的是設計出工作穩定、性能可靠、功能強大、質(zhì)量?jì)?yōu)良、經(jīng)濟耐用的電子產(chǎn)品，以減少電子垃圾和廢舊電池，這需要我們建立新的“綠色設計”理念，因此電子設計同樣也要倡導“綠色設計”。
安陽(yáng)工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院副院長(cháng)秦長(cháng)海教授認為，真正做到“綠色設計”并不容易，一方面要求工程師擁有深厚的設計理念和設計水平，同時(shí)要把它當成一種習慣。這需要從學(xué)生時(shí)代就要開(kāi)始進(jìn)行“綠色設計”理念的教育，養成節能為先的設計習慣。