綠色設計：工程師不可回避的時(shí)代命題

　　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。

　　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，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，同樣將為節能型社會(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，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”理念的培育，養成節能為先的設計習慣，運用更為合理的電路設計來(lái)達到系統低功耗的目標，最終做到“綠色設計”。

　　微控制器要當節能先鋒

　　應用電子工程師在實(shí)現綠色電子設計的過(guò)程中，離不開(kāi)低功耗的電子零部件，作為電子系統的核心部件，微控制器當仁不讓地成為節能先鋒。工業(yè)和信息化部軟件與集成電路促進(jìn)中心集成電路部衣豐濤副主任表示，美國一個(gè)家庭中可能擁有24個(gè)或更多的微處理器芯片，一輛汽車(chē)中共包含50個(gè)甚至更多的微控制器。初步估算，一個(gè)家庭IT產(chǎn)品的能耗已經(jīng)接近照明。

　　據賽迪顧問(wèn)半導體業(yè)務(wù)群總監李軻提供的數據顯示，2010年中國MCU市場(chǎng)整體銷(xiāo)售額高整增長(cháng)30.5%，達到了218.5億元人民幣，預計未來(lái)三年持續保持快速增長(cháng)態(tài)勢，2013年銷(xiāo)售額將達到328.7億元人民幣。

　　因此，圍繞微控制器來(lái)做好系統節能設計，成為工程師必須率先考慮的項目。購買(mǎi)一款高性能、低功耗的微控制器替代原有器件，雖然單個(gè)器件的成本可能會(huì )增加，但是由于新型微控制器可能會(huì )減少其他元器件的數量，從而使總體成本得到降低，同時(shí)還得到了系統性能的提升。

　　最后，用中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)微電子研究院首席科學(xué)家王陽(yáng)元的一段話(huà)作為本篇文章的結尾，王陽(yáng)元院士在其主編的《綠色微納電子學(xué)》一書(shū)中有這樣一段論述：未來(lái)集成電路產(chǎn)業(yè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的驅動(dòng)力是降低功耗，不再僅以提高集成度即減小特征尺寸為技術(shù)節點(diǎn)，而以提高器件、電路與系統的性能與功耗比作為標尺。