采用半導體技術(shù)有效提高能效

面對著(zhù)未來(lái)的嚴峻經(jīng)濟形勢，現在正是一個(gè)好時(shí)機來(lái)思考一下，我們大家或個(gè)人能夠做些什么來(lái)刺激經(jīng)濟的復蘇，而方法之一是實(shí)現清潔的低成本能源和促進(jìn)節能。功率管理半導體供應商具備這樣的條件，可以對高能效電子產(chǎn)品具有推動(dòng)的作用。我們的產(chǎn)品在擴展諸如太陽(yáng)能、風(fēng)力、地熱，水力發(fā)電等多種形式的可替代能源方面是非常關(guān)鍵的。我們擁有足夠的技術(shù)儲備，能夠提供更高效的電器、空調、照明、計算、娛樂(lè )、通信和各種電機，從而大幅減少家庭、企業(yè)和工業(yè)的功耗。此外，我們的交通工具也在經(jīng)歷變革，正在從各種燃料轉向最清潔的能源 — 電能。半導體產(chǎn)業(yè)對我們的生活方式、生產(chǎn)率、生活水平帶來(lái)非常顯著(zhù)的變化，遠超越其它的產(chǎn)業(yè)。我們將在IT技術(shù)和消費電子領(lǐng)域繼續努力，就未來(lái)幾年來(lái)說(shuō)，降低能源成本；提升能源的可用性；以及高效使用能源將可能變得更加重要。

隨著(zhù)人類(lèi)活動(dòng)造成全球氣候變暖的事實(shí)變得越來(lái)越明顯，提倡清潔、可再生能源的呼聲也越來(lái)越高。為什么對于節能高效產(chǎn)品我們卻沒(méi)聽(tīng)到同樣強烈的呼聲呢？當然，在這個(gè)問(wèn)題上也有了一些進(jìn)步，人們的意識也在提高，但就是力度不夠。部分原因在于人們持有“節能就是不使用”的想法，而實(shí)情未必如此，甚至往往恰好相反。事實(shí)證明，通過(guò)更高效的電子設備來(lái)削減能耗所需的投資，僅占生產(chǎn)過(guò)多能量所需投資的一小部分，而且對大氣和環(huán)境并沒(méi)有副作用。

毫無(wú)疑問(wèn)，我們應當支持大規模的太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電基礎設施建設。同時(shí)，我們還應保證在先進(jìn)的功率電子技術(shù)方面進(jìn)行相應的投入，將產(chǎn)生的原始電能變成可用的形式。我們還應當為小型分布式發(fā)電機的發(fā)展創(chuàng )造有利的環(huán)境，如家用、農用和商用等等。然后，我們還應當采用更多的刺激措施，提高照明、環(huán)境控制、便利設施，以及娛樂(lè )設施的能效，因為它們同樣是功率使用設備。

半導體供應商必須在有潛力減小電網(wǎng)負擔的產(chǎn)品領(lǐng)域繼續創(chuàng )新，而最好的例子是照明。白熾燈必須盡快退出舞臺，一般白熾燈的能效是15流明/瓦，壽命為1,000小時(shí)；而LED 能效則高達每瓦50流明，壽命達50,000小時(shí)。高亮度LED本身就是采用先進(jìn)的寬帶隙半導體技術(shù)(氮化鎵和碳化硅)實(shí)現的化合物半導體產(chǎn)品。即便是常用的熒光燈，其所包含的氣體都是有害環(huán)境的。最終，線(xiàn)性熒光燈照明將被半導體技術(shù)完全取代。

LED及其它高效照明產(chǎn)品 (如緊湊型熒光燈) 都是通過(guò)基于半導體技術(shù)的高效電源供電的，電源采用了最新的功率開(kāi)關(guān)和控制芯片。飛兆半導體新開(kāi)發(fā)的SuperFET? 和SupreMOS? 技術(shù) (也叫做“charge balance”或“superjunction” 技術(shù)) 使得這些電源的體積更小、成本更低、效率更高。目前正在開(kāi)發(fā)更好的工藝和器件設計以集成功率器件和控制電路，將會(huì )實(shí)現完全集成的“芯片級電源” (power supply on a chip)，用于5-20瓦照明應用。

一些通用的電器如洗衣機、電冰箱、空調和風(fēng)扇都在借助半導體技術(shù)提高能效。在這些應用以及其它常見(jiàn)的電機應用中，交流感應恒速電機必須被淘汰，替換為變速永磁直流電機和相應的驅動(dòng)電路。由于可變速電機能夠根據應用和負載來(lái)優(yōu)化電機速度，因此能效提升相當驚人，有時(shí)減少的損耗部分可與過(guò)去設備輸出的功率部分相當，效率由50%提高到 90%。經(jīng)過(guò)改進(jìn)的 IGBT 和超快速恢復二極管使這些都成為可能。先進(jìn)的激光退火 (laser annealing) 技術(shù)、超薄型硅晶圓，以及改善開(kāi)關(guān)性能的電磁輻射處理工藝等技術(shù)都為減少能耗作出貢獻。目前正在開(kāi)發(fā)在一個(gè)單芯片上集成功率和控制兩個(gè)組件而降低能耗的新技術(shù)。功率損耗不可避免的會(huì )產(chǎn)生熱量，這些熱量由先進(jìn)的“智能功率模塊”來(lái)管理。這種模塊利用系統級封裝技術(shù)的持續發(fā)展成果，可讓系統保持冷卻，高效實(shí)現互聯(lián)，并最大限度地減少能耗以及對其它電路的電磁干擾。

人們現在認識到有必要改變自己的生活方式，消費者正在提高綠色意識，盡自己的責任去減少對環(huán)境的影響。政府部門(mén)和相關(guān)組織 (如ENERGY STAR?、 Green Grid? 和 Climate Savers?) 都在發(fā)起嚴格的能效規范，以減輕電網(wǎng)和電池的負擔。由于這些措施大多數涉及電子產(chǎn)品，因而在 OEM 廠(chǎng)商滿(mǎn)足能效規范和消費者購買(mǎi)功率優(yōu)化產(chǎn)品方面，半導體供應商是非常關(guān)鍵的。而所有的替代技術(shù)都在利用太陽(yáng)能和風(fēng)能來(lái)生產(chǎn)最清潔的能源之一電能?？傊?，半導體廠(chǎng)商將會(huì )大有作為。