半導體技術(shù)助力節能減排 整體解決方案功效更高

     環(huán)境保護、經(jīng)濟效益和實(shí)際應用的需求是促進(jìn)節能技術(shù)發(fā)展的三大因素。隨著(zhù)節能的要求更加迫切，半導體芯片不但要降低自身的能耗，還要擔負起降低系統能耗的重任。因此，半導體企業(yè)除了為系統提供單一的節能芯片之外，也致力于為客戶(hù)提供完整的高能效解決方案。

    如果我們冒昧地問(wèn)一位動(dòng)物學(xué)家北極熊和半導體芯片有什么必然聯(lián)系，對方肯定會(huì )茫然不知所措。然而，在近來(lái)的環(huán)保和節能宣傳中，有一幅圖片或許已經(jīng)給很多人留下了深刻印象：蔚藍的大海，漂浮著(zhù)斷裂的冰山，一頭孤獨的北極熊蹲踞其上，同樣茫然不知所措。的確，全球氣候變暖正威脅著(zhù)這個(gè)星球上的每一個(gè)生靈，作為正在飛速發(fā)展的高新科技，半導體技術(shù)是否應該有所作為？

     三大因素促進(jìn)節能需求

     減少碳排放以抑制氣候變暖，是節能的首要目的。當然，人類(lèi)的博愛(ài)之所及決不僅限于北極熊，還有他們自己的錢(qián)袋。由于資源是有限的，能源的消耗意味著(zhù)真金白銀的流失，因此提高能效也是增收節支的重要手段。退一萬(wàn)步講，即便資源和金錢(qián)都用之不竭，電子產(chǎn)品的實(shí)際應用也會(huì )對節能提出要求，消費者總是要求盡可能地延長(cháng)便攜式電子產(chǎn)品的待機時(shí)間，而由于系統能效偏低導致散熱過(guò)多也極大地影響了一些產(chǎn)品的性能。因此，環(huán)境保護、經(jīng)濟效益和實(shí)際應用的需求是促進(jìn)節能技術(shù)發(fā)展的三大因素。

    據統計，在全球的電能消耗中，電動(dòng)機是當之無(wú)愧的能耗“大戶(hù)”，它消耗了51%的電能，照明和空調緊隨其后，分別消耗了19%和16%的電能，可能令人意想不到的是，在余下的14%中，用于信息的處理、傳遞和存儲的電能竟占了絕大部分。Spansion(飛索半導體)公司媒體存儲事 業(yè) 部 執 行 副 總 裁 HansWildenberg告訴《》記者，由于互聯(lián)網(wǎng)的普及，從2000年到2005年，全球互聯(lián)網(wǎng)數據中心的能耗翻了一番，從每年710億千瓦時(shí)上升到超過(guò)1500億千瓦時(shí)，目前全球互聯(lián)網(wǎng)數據中心的耗電量竟已超過(guò)了伊朗、瑞典、土耳其等國全國的用電量。ADI(亞德諾)公司合伙人兼技術(shù)總監JonathanAudy則表示，在存放服務(wù)器的房間中，有40%的能耗是用于設備的冷卻系統，因此，對這些設備來(lái)說(shuō)，設備本身的能耗每節省1瓦，就可以同時(shí)節省0.67瓦用于冷卻的能耗。

    作為科技界的“寵兒”，半導體技術(shù)責無(wú)旁貸地承擔起“拯救北極熊”的任務(wù)。JonathanAudy認為，半導體技術(shù)的進(jìn)步對于節能的重要意義至少體現在以下兩個(gè)方面：通過(guò)產(chǎn)品設計和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，可以有效地降低半導體器件自身的功耗；更重要的是，半導體芯片的使用，可以直接或間接地提高系統其他部件的能效，在能量的傳遞和使用的全過(guò)程中，半導體芯片通?？梢云鸬奖O測、調節、優(yōu)化和控制的作用。

    半導體企業(yè)各施所長(cháng)

    為了應對能源危機，很多國家的政府和民間組織提出了節能環(huán)保標準和規范，如美國“能源之星”、“1瓦”計劃、“80PLUS”等，半導體企業(yè)在注重滿(mǎn)足消費者對產(chǎn)品功能和性能要求的同時(shí)，也不得不慎重考慮如何滿(mǎn)足這些節能和環(huán)保的規范。

    針對互聯(lián)網(wǎng)數據中心，Spansion公司開(kāi)發(fā)了基于MirrorBit閃存技術(shù)的全新存儲產(chǎn)品———EcoRAM，據HansWildenberg介紹，EcoRAM將幫助互聯(lián)網(wǎng)數據中心服務(wù)器的能耗大幅下降75%，而且在同樣的能耗條件下，存儲容量為傳統純DRAM（動(dòng)態(tài)隨機存儲器）型服務(wù)器的4倍。

    與此同時(shí)，半導體企業(yè)已經(jīng)把節能的觸角伸向了人們生活的細節之中。據測算，普通家庭從天然氣烹飪轉向感應加熱，其能源消耗將減少50%，飛兆半導體推出的1200V場(chǎng)截止溝道IGBT(絕緣柵雙極晶體管)系列器件，為電磁感應加熱應用的系統設計人員提供了高效的解決方案。這些IGBT同時(shí)采用場(chǎng)截止結構和抗雪崩的溝道柵技術(shù)，可在傳導損耗和開(kāi)關(guān)損耗之間提供最佳權衡，從而獲得最高的效率。飛兆半導體企業(yè)市場(chǎng)總監ClaudiaInnes在接受《》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，與傳統的NPT(非穿透型)溝道IGBT器件相比，該方案可減小25%的導通損耗、8%的開(kāi)關(guān)損耗，并大幅降低系統工作溫度；由于冷卻要求降低，系統可靠性將得以增強，系統總成本也將降低；此外，這些器件還內置了專(zhuān)為零電壓開(kāi)關(guān)(ZVS)技術(shù)而優(yōu)化的快速恢復二極管(FRD)，減少了所需元件的數量。

    飛思卡爾半導體則在汽車(chē)節能領(lǐng)域具有優(yōu)勢，該公司為車(chē)輛提供先進(jìn)的嵌入式控制器、傳感器、動(dòng)力管理組件和動(dòng)力制動(dòng)器。引擎控制技術(shù)也是飛思卡爾關(guān)注的領(lǐng)域，例如混合車(chē)輛控制和普通線(xiàn)路的柴油發(fā)動(dòng)機管理已被該公司引入到新興應用之中。

     解決方案增強節能效果

     除了為系統提供單一的節能芯片之外，目前全球領(lǐng)先的廠(chǎng)商也致力于為客戶(hù)提供完整的高能效解決方案，從電源管理、數據轉換、運算放大、接口電路及音視頻系統等不同側面提供經(jīng)優(yōu)化的芯片和專(zhuān)利技術(shù)。這樣，系統的各個(gè)部件就能更有效地發(fā)揮其節能功效，從而取得“1+1>2”的效果。

    美國國家半導體公司就利用其PowerWise系列產(chǎn)品為多個(gè)領(lǐng)域的應用提供不同的系統解決方案。該公司亞太區電源產(chǎn)品市場(chǎng)總監黃漢基告訴本報記者，此類(lèi)系統解決方案將集成公司的專(zhuān)利技術(shù)，以芯片或授權方式供客戶(hù)使用。“為便于客戶(hù)在性能與功耗之間合理取舍，美國國家半導體還制定了一套PowerWise性能指標，協(xié)助系統設計工程師更方便地比較不同模擬元件及子系統的能源效率，從而合理地進(jìn)行選擇。”黃漢基補充道。在便攜式應用領(lǐng)域，PowerWise將為整機的顯示器、射頻系統、電源管理系統、照明系統、音頻設備及多媒體系統提供節能產(chǎn)品；而在工業(yè)、通用照明及無(wú)線(xiàn)基礎設施等領(lǐng)域，PowerWise解決方案也有優(yōu)異的表現。

    恩智浦半導體的PC(個(gè)人電腦)電源高能效解決方案則是另一個(gè)例證。今年7月，該公司宣布其GreenChipPC芯片成功達到“80PLUSGold”對參考設計的認證要求，這將使PC臺式機電源參考解決方案的整體效率達到90%以上。同目前普通臺式電腦的平均功耗相比，使用該解決方案的臺式電腦能夠將能耗減少50%。恩智浦預計，如果有1.6億臺臺式電腦使用了符合“80PLUSGold”認證要求的解決方案，就可以減少兩億噸二氧化碳的排放。

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