半導體與世界能源危機

　　編者按：能源問(wèn)題，是未來(lái)幾十年內整個(gè)人類(lèi)無(wú)法回避的話(huà)題，信息化的一個(gè)必然結果就是越來(lái)越多能源的消耗，與此同時(shí)面臨的是越來(lái)越稀缺的化石燃料資源和日益增多的溫室氣體排放帶來(lái)的全球惡劣氣候問(wèn)題。改善環(huán)境的同時(shí)，又要逐步滿(mǎn)足消費者的能源需求，這就需要半導體產(chǎn)品的大力配合，為此，我們特別邀請意法半導體高層撰文為我們介紹半導體與世界能源危機。

　　“無(wú)法停止的力量”與“無(wú)法移動(dòng)的物體”相碰撞，這是對當今世界面臨的最重要問(wèn)題之一的能源危機的恰當比喻。無(wú)法停止的力量是全球對能源日益增長(cháng)的需求;無(wú)法移動(dòng)的物體是世界不斷減少的化石燃料儲量和燃燒化石燃料正在引起氣候變化并將會(huì )給未來(lái)后代帶來(lái)深遠的負面影響這一日益被人們所接受的觀(guān)點(diǎn)。

　　無(wú)法停止的力量

　　全世界對電能的需求正在不斷增長(cháng)，在可預見(jiàn)的未來(lái)，這種增長(cháng)趨勢不會(huì )改變。美孚2010年市場(chǎng)展望預測，至2030年，全球對電能的需求將比現在高50%。即使我們有幸發(fā)現新的化石燃料儲備，出于對全球變暖的考慮，我們也不能再繼續燃燒化石燃料。無(wú)法停止的力量與無(wú)法移動(dòng)的物體碰撞在一起。

　　目前的電能使用方式的根源于20世紀初期，當時(shí)石油價(jià)格低廉，似乎取之不盡，用之不竭，更沒(méi)有人會(huì )想到人類(lèi)活動(dòng)會(huì )影響氣候變化。今天，我們知道這種使用方式與可持續發(fā)展原則背道而馳，我們亟需改變現狀。

　　鑒于這一挑戰的影響范圍和復雜性，我們每個(gè)人都必須為解決這個(gè)難題貢獻力量。我們相信半導體工業(yè)可以削弱這種無(wú)法停止的力量，使這個(gè)無(wú)法移動(dòng)的物體變得能夠移動(dòng)。

　　全球用電人口和高耗電型電器數量驟增要求我們必須全面改變現今世界的用電方式。期望降低全世界的用電需求可能是不合理的，但是我們必須致力于減緩耗電量增長(cháng)的速度，在一定程度上削弱這種“無(wú)法停止的力量”。

　　有兩種方法給我們帶來(lái)希望。第一個(gè)方法是降低每一產(chǎn)品的耗電量，提高發(fā)電和配電的能效;第二個(gè)方法是改變消費者的用電習慣。半導體技術(shù)對這兩種方法都能發(fā)揮作用。

　　在所有的電子和電力產(chǎn)品技術(shù)中，性?xún)r(jià)比是電路和系統開(kāi)發(fā)中的關(guān)注焦點(diǎn)。今天，能源問(wèn)題讓開(kāi)發(fā)人員開(kāi)始關(guān)注能耗。國際能源署(IEA)預計，在減少全球能耗所產(chǎn)生的二氧化碳排放量所作的努力中，提高終端產(chǎn)品的能效將起到最重要的促進(jìn)作用。在未來(lái)十年之時(shí)，高能效所帶來(lái)的節能將占全球總節能量的一半以上。

　　有多種降低終端產(chǎn)品能耗的方式。技術(shù)升級是其中一種方法。假設每年的晶體管出貨量是20億顆，而上一代晶體管被當今的先進(jìn)晶體管所取代，電源設備每年將節省電能4-5萬(wàn)億瓦時(shí)，這個(gè)數字相當于兩座500MW(兆瓦)核電站的年發(fā)電量。

　　采用智能系統更為重要。智能系統是指在一個(gè)系統內整合數字信號處理器、傳感器、執行器等多項功能。這種方式的節能效果已經(jīng)在家電應用領(lǐng)域顯現出來(lái)。隨著(zhù)性能強大且價(jià)格低廉的微控制器的推廣應用，能效更高的無(wú)刷電機正在逐步取代耗電極大的傳統通用電機。無(wú)刷電機的能效通常比所替代電機高30%，如果所有的通用電機被無(wú)刷電機取代，這將在2020年前節能50萬(wàn)億瓦時(shí)。

　　第二方法是幫助消費者改變用電習慣。這種方法更具挑戰性，因為用電習慣的改變在很大程度上取決于政府法律和電力基礎設施的雙重作用。為用戶(hù)提供詳細的用電信息，以及他們的用電方式對電費的影響，將有助于消費者減少用電量。最近在芬蘭進(jìn)行一個(gè)供電改革試點(diǎn)項目，消費者能夠看到用電和電費的具體信息而改變了用電方式，從而帶來(lái)用電量平均節省了7%。