能源效率：半導體21世紀的挑戰

　　從2008年到2018年，美國家庭數量預計將增長(cháng)11%，整體電力增長(cháng)預計僅增長(cháng)6%，這主要是由于照明用電所消耗的能源降低了21%，這是居民用電的一大組成部分。7半導體技術(shù)對于提升先進(jìn)的照明技術(shù)起到了重要的作用，控制常規熒光燈泡和發(fā)光二極管(LED)。LED本身就是半導體技術(shù)。

　　當我們的設備處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，半導體技術(shù)能夠幫助降低待機功耗，這包括外部電源所產(chǎn)生的功耗，例如：用于為無(wú)線(xiàn)電話(huà)提供電力的變壓器。由于待機功耗隨時(shí)都會(huì )產(chǎn)生，并且我們很多先進(jìn)設備都會(huì )產(chǎn)生待機功耗，因此，估計待機功耗將占到居民能源消耗的5～10%。

　　隨著(zhù)“智能建筑”的出現(圖4)，我們將逐漸感受到半導體技術(shù)所產(chǎn)生巨大影響。智能房屋從幾年前的科幻小說(shuō)變成了今天的現實(shí)，其主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)，例如：智能微處理器芯片控制房屋內的設備，給水系統，加熱和空調系統。并且，普遍存在的傳感器芯片既能夠根據運動(dòng)控制燈光照明，又能夠保證居民的安全。智能房屋允許居民通過(guò)Internet聯(lián)接的PC或者PDA來(lái)控制房間內大量的電子設備。

　　圖4.智能房屋具有以下一些特點(diǎn)，例如：通過(guò)智能芯片控制房間內的家用電器、給水系統、加熱以及空調系統。

　　智能房屋還配備有基于芯片技術(shù)的“智能儀表”，其能夠與智能電網(wǎng)實(shí)現信息交互。通過(guò)對能源需求進(jìn)行管理、降低能源浪費，這種信息交互能夠實(shí)現更佳的能源利用率——例如：鼓勵在非用電高峰用電，這樣既降低了用電高峰的負載，又降低了使用成本。在某些實(shí)際情況下，消費者可以在用電高峰期間關(guān)閉一部分設施，作為交換，供電部門(mén)將為其提供更低的使用費用。另外，單位千瓦時(shí)的用電費用可以隨著(zhù)時(shí)間改變，這樣消費者可以選擇在低費率的時(shí)段使用。如果智能房屋配備了諸如太陽(yáng)能這樣的替代能源，還可以在用電高峰期間向電網(wǎng)供電，這樣便可以進(jìn)一步的平衡供需關(guān)系。

　　邁向智能能源的未來(lái)

　　未來(lái)40年內，半導體芯片將會(huì )催化一場(chǎng)重要的能源變革，涉及到發(fā)電、輸送以及消耗領(lǐng)域。這場(chǎng)變革將會(huì )比20年前基于半導體芯片的互聯(lián)網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)通訊更加重要。半導體技術(shù)對于應對全球能源危機正在發(fā)揮著(zhù)重要的作用，并且以一種對環(huán)境更為負責的態(tài)度平衡能源的需求和供應。半導體芯片持續發(fā)展將會(huì )進(jìn)一步產(chǎn)生新的變革，例如：使替代能源，先進(jìn)的智能電力網(wǎng)絡(luò )以及電力驅動(dòng)汽車(chē)成為可能，并得到普及。

　　快速采用先進(jìn)技術(shù)來(lái)解決能源問(wèn)題需要更多的研究經(jīng)費以及對于環(huán)境學(xué)的研究，工業(yè)界、政府以及研究所之間技術(shù)的合作。我們需要采取全面的公共政策，包括對制造業(yè)和消費者進(jìn)行稅收和其它激勵政策;聯(lián)邦政府、州和地區政府使用高能源效率的產(chǎn)品;增加政府對基礎研究的經(jīng)費支持。如果我們激進(jìn)的追求“智能能源”，我們將會(huì )像發(fā)明蒸汽機、內燃機那樣產(chǎn)生一次歷史性的變革。