節能：有條件的自我救贖

　　如果說(shuō)好萊塢的《2012》帶給大家的不過(guò)是一次心理上的恐懼沖擊，那么之前一部由美國前副總統戈爾參演的電影《后天》則是真真切切反映了一個(gè)正在發(fā)生的社會(huì )問(wèn)題，這個(gè)問(wèn)題又因為去年底北極冰原快速融化而變得越來(lái)越嚴肅和嚴酷。抑制全球變暖，伴隨去年“碳排放”這個(gè)名詞政治化而變成了許多國家不得不執行的政治任務(wù)，而2012年歐盟開(kāi)始對其領(lǐng)空的“碳排放”收費則加速了這個(gè)問(wèn)題國際化的步伐。

　　減少碳排放，又不能阻礙電子化信息生活對更多電力供給的需求，那么僅有的兩個(gè)方式是開(kāi)源和節流，開(kāi)源是利用更多清潔能源，而節流則是提升能源效率以實(shí)現節能。在開(kāi)源技術(shù)遲遲無(wú)法取得重大突破的前提下，如果說(shuō)在2012年哪個(gè)技術(shù)是最不可能受經(jīng)濟低迷拖累的，節能技術(shù)首當其沖。

　　拯救地球和人類(lèi)生存的環(huán)境，節能勢在必行，但對于個(gè)體消費者而言，說(shuō)服他們?yōu)楣澞芗夹g(shù)埋單并不是一個(gè)容易推進(jìn)的任務(wù)。畢竟，消費者更關(guān)注的是用戶(hù)體驗和實(shí)際使用成本，如果一個(gè)新的節能技術(shù)帶來(lái)的是比之前糟糕的用戶(hù)體驗或者高昂得多的用戶(hù)整體實(shí)際支出，那么消費者會(huì )表現得極為不配合?？v然有政府的行政命令，依然無(wú)法讓消費者快速接受節能技術(shù)，從而實(shí)現拯救地球的目的。

　　一個(gè)典型的例子是電動(dòng)汽車(chē)的緩慢普及。盡管政府為此提供各種經(jīng)濟上的補貼和便利條件，但相比于傳統汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)在駕駛的便捷性和駕駛感受上還是存在不小的差距，這恰恰是阻礙其推廣的最根本原因，而無(wú)關(guān)乎政府推行的力度大小。一個(gè)有趣的話(huà)題是從理論上說(shuō)，石油發(fā)電再到充電再到電動(dòng)機驅動(dòng)的整體效率目前還趕不上成熟的汽油發(fā)動(dòng)機的能源轉換效率。但對于以煤電為主的中國，電動(dòng)汽車(chē)存在一定的推廣價(jià)值。

　　目前，節能的核心是提升能效，提升能效的根本在于半導體技術(shù)的變革。畢竟，在不增加過(guò)多成本和損失用戶(hù)體驗的基礎上提升能效，革新半導體產(chǎn)品是最簡(jiǎn)潔的辦法，這是半導體特別是功率半導體和電源管理技術(shù)面臨的機遇和挑戰。

　　綠色、環(huán)保、節能一直是這幾年電源動(dòng)力系統技術(shù)創(chuàng )新的重點(diǎn)。隨著(zhù)綠色技術(shù)在各行業(yè)的不斷滲透，新的行業(yè)標準也在推動(dòng)產(chǎn)品升級。照明、電信、智能電網(wǎng)、智能家電等領(lǐng)域同樣具有巨大的增長(cháng)空間，也是電源廠(chǎng)商重點(diǎn)關(guān)注的方向。節能主要體現在電源產(chǎn)品本身的節能和整體機房節能，而“綠色”主要體現在提高整機效率、減少對電網(wǎng)的干擾以及節省空間、節約成本等方面。另外，模塊化電源、網(wǎng)絡(luò )化電源等也是目前的關(guān)注焦點(diǎn)。模塊化電源，除了能提高電源供應的可靠性，企業(yè)自身還可根據用電負載選配模塊。因此，廠(chǎng)商們如果想要在激烈的市場(chǎng)競爭中保持甚至提高市場(chǎng)占有率，持續技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng )新是重中之重。

　　整體發(fā)展趨勢

　　回首2011年，盡管受消費支出減緩及今年3月日本強震導致供應鏈中斷等影響，功率和電源管理半導體市場(chǎng)成長(cháng)速度將較預期放緩，但整體而言未來(lái)五年的功率和電源管理半導體市場(chǎng)營(yíng)收仍可望以7.2%的年平均成長(cháng)率成長(cháng)(數據來(lái)自iSuppli報告)，其主體發(fā)展趨勢很大程度上來(lái)自利用半導體技術(shù)來(lái)改善電能傳輸和分配以及開(kāi)發(fā)新的可再生能源(如風(fēng)能和太陽(yáng)能)方面。新型電源和功率半導體器件將不斷出現;新材料，新技術(shù)不斷得到發(fā)展和應用;體積小型化，組裝模塊化，功能系統化趨勢明顯。同時(shí)，電源和功率半導體在汽車(chē)電子領(lǐng)域也有著(zhù)越來(lái)越廣泛的使用，從電動(dòng)工具到交通工具，可以看成是電源和功率半導體產(chǎn)品應用的一個(gè)新興趨勢。

　　最普遍的功率應用是轉換、管理和分配。這些應用的基本子系統包括AC-DC、DC-DC和DC-AC，所有三種子系統的主要發(fā)展推動(dòng)力量是采用性能更高的開(kāi)關(guān)和控制電路。發(fā)展趨勢是在系統加入更多的功率電子內容，以便提供各種功能如更便捷的顯示(用于消費電子產(chǎn)品的LED顯示)、通信(聯(lián)網(wǎng))，以及系統監控和保護。為了迎合系統發(fā)展趨勢，功率半導體供應商正在推出具有高能效水平、高集成度的器件。

　　安森美半導體電源及便攜產(chǎn)品全球銷(xiāo)售及營(yíng)銷(xiāo)高級總監鄭兆雄歸納，未來(lái)電源和功率半導體產(chǎn)品的市場(chǎng)需求和主要發(fā)展趨勢包括提升能效、降低能耗、提高集成度、提升系統可靠性、減小電路板占位面積及提供更寬廣范圍的微型封裝選擇等，不僅符合日趨嚴格的電源能效規范標準要求以更節能，也滿(mǎn)足不同終端應用所需。他特別舉例，諸如點(diǎn)火系統、后視攝像頭模塊、儀表板等多種汽車(chē)應用都要求極低靜態(tài)電流的低壓降(LDO)線(xiàn)性穩壓器。

　　ADI公司電源管理部門(mén)市場(chǎng)工程師張潔萍直言，市場(chǎng)對逆變器的重視程度倍增，對各種新產(chǎn)品的需求也將增長(cháng)，包括在智能電表、電站更新?lián)Q代、太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電廠(chǎng)與傳輸設備以及超高壓輸電線(xiàn)路方面的應用。另外，歐美在實(shí)行中的新標準將要求新能源設備，特別是太陽(yáng)能光伏逆變設備，需要更高的轉換效率、更長(cháng)的使用壽命、更寬的實(shí)用溫度范圍及并網(wǎng)設備的更高的EMC要求，從安全的考慮，控制器及逆變器都需要完全的隔離技術(shù);這些具體的要求也催生并推動(dòng)了相應產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是一些新型的半導體器件，對于長(cháng)壽命、高溫度范圍的隔離器件，提高電流、電壓檢測精度的器件，及低成本的控制器的需求都有較大的增長(cháng)。

　　富士通半導體(上海)有限公司市場(chǎng)部高級經(jīng)理王韻則認為，高耐壓、多通道、高集成度、數字控制等是今后的趨勢。為了實(shí)現復雜的輸出控制，在電源產(chǎn)品當中會(huì )更多地集成數字接口、存儲器和數字控制模塊。所以可以發(fā)現，越來(lái)越多的電源芯片廠(chǎng)商開(kāi)始強化數字方面的能力，包括通過(guò)直接兼并和收購一些做單片機的廠(chǎng)商。

　　Microchip模擬和接口產(chǎn)品部產(chǎn)品營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理Stephen Stella坦言功率半導體領(lǐng)域目前有不少值得關(guān)注的發(fā)展勢頭，一直以來(lái)持續成為熱點(diǎn)的仍然是集成。在大多數基本電源轉換功能實(shí)現集成之后，人們正在嘗試將更高級的功能和特性融入到電源系統乃至功率半導體IC中。這些高級功能包括板上診斷、智能、應用性能增強算法以及用戶(hù)可配置性。這會(huì )對應用和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期產(chǎn)生廣泛的影響。而這一嘗試正處于萌芽階段，因此提供的機遇層出不窮。他強調功率器件是這一切的推動(dòng)因素，是連接關(guān)鍵系統組件的重要紐帶。功率器件企業(yè)及其客戶(hù)面臨的挑戰是如何提供和部署合適的功率器件，來(lái)支持高效且靈活的電源架構。盡管強勢方法(需要自定義過(guò)程開(kāi)發(fā)和芯片設計)可提供最優(yōu)的解決方案，但顯而易見(jiàn)的是，大多數應用無(wú)法做到經(jīng)濟高效。對于對成本無(wú)嚴格控制的應用，優(yōu)化程度不高的可配置產(chǎn)品無(wú)疑是更具成本效益的解決方案，同時(shí)可將效率最大化。隨著(zhù)器件制造商不斷提高產(chǎn)品的可配置性，器件制造商與客戶(hù)將實(shí)現雙贏(yíng)。

　　飛兆半導體韓國功率轉換部門(mén)副總裁趙東輝認為，在功率分立器件方面，MOSFET正在從平面技術(shù)轉向Super Junction (電荷平衡)技術(shù)，以期改善導通狀態(tài)電阻率(Rds(on))并實(shí)現快速開(kāi)關(guān)。至于IGBT技術(shù)，則應用溝槽技術(shù)來(lái)減小片上橫向隔離結構的尺寸，有助于減小芯片面積，同時(shí)保持性能。據報道，功率分立器件供應商幾乎達到了基底材料和硅材料的極限。因而，新材料半導體器件預計將會(huì )替代傳統的硅半導體器件。