節(jié)能：有條件的自我救贖

　　如果說好萊塢的《2012》帶給大家的不過是一次心理上的恐懼沖擊，那么之前一部由美國前副總統(tǒng)戈?duì)枀⒀莸碾娪啊逗筇臁穭t是真真切切反映了一個正在發(fā)生的社會問題，這個問題又因?yàn)槿ツ甑妆睒O冰原快速融化而變得越來越嚴(yán)肅和嚴(yán)酷。抑制全球變暖，伴隨去年“碳排放”這個名詞政治化而變成了許多國家不得不執(zhí)行的政治任務(wù)，而2012年歐盟開始對其領(lǐng)空的“碳排放”收費(fèi)則加速了這個問題國際化的步伐。

　　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，那么僅有的兩個方式是開源和節(jié)流，開源是利用更多清潔能源，而節(jié)流則是提升能源效率以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。在開源技術(shù)遲遲無法取得重大突破的前提下，如果說在2012年哪個技術(shù)是最不可能受經(jīng)濟(jì)低迷拖累的，節(jié)能技術(shù)首當(dāng)其沖。

　　拯救地球和人類生存的環(huán)境，節(jié)能勢在必行，但對于個體消費(fèi)者而言，說服他們?yōu)楣?jié)能技術(shù)埋單并不是一個容易推進(jìn)的任務(wù)。畢竟，消費(fèi)者更關(guān)注的是用戶體驗(yàn)和實(shí)際使用成本，如果一個新的節(jié)能技術(shù)帶來的是比之前糟糕的用戶體驗(yàn)或者高昂得多的用戶整體實(shí)際支出，那么消費(fèi)者會表現(xiàn)得極為不配合。縱然有政府的行政命令，依然無法讓消費(fèi)者快速接受節(jié)能技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)拯救地球的目的。

　　一個典型的例子是電動汽車的緩慢普及。盡管政府為此提供各種經(jīng)濟(jì)上的補(bǔ)貼和便利條件，但相比于傳統(tǒng)汽車，電動汽車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，而無關(guān)乎政府推行的力度大小。一個有趣的話題是從理論上說，石油發(fā)電再到充電再到電動機(jī)驅(qū)動的整體效率目前還趕不上成熟的汽油發(fā)動機(jī)的能源轉(zhuǎn)換效率。但對于以煤電為主的中國，電動汽車存在一定的推廣價(jià)值。

　　目前，節(jié)能的核心是提升能效，提升能效的根本在于半導(dǎo)體技術(shù)的變革。畢竟，在不增加過多成本和損失用戶體驗(yàn)的基礎(chǔ)上提升能效，革新半導(dǎo)體產(chǎn)品是最簡潔的辦法，這是半導(dǎo)體特別是功率半導(dǎo)體和電源管理技術(shù)面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

　　綠色、環(huán)保、節(jié)能一直是這幾年電源動力系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)。隨著綠色技術(shù)在各行業(yè)的不斷滲透，新的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也在推動產(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空間，也是電源廠商重點(diǎn)關(guān)注的方向。節(jié)能主要體現(xiàn)在電源產(chǎn)品本身的節(jié)能和整體機(jī)房節(jié)能，而“綠色”主要體現(xiàn)在提高整機(jī)效率、減少對電網(wǎng)的干擾以及節(jié)省空間、節(jié)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(yīng)的可靠性，企業(yè)自身還可根據(jù)用電負(fù)載選配模塊。因此，廠商們?nèi)绻胍诩ち业氖袌龈偁幹斜３稚踔撂岣呤袌稣加新?，持續(xù)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(fèi)支出減緩及今年3月日本強(qiáng)震導(dǎo)致供應(yīng)鏈中斷等影響，功率和電源管理半導(dǎo)體市場成長速度將較預(yù)期放緩，但整體而言未來五年的功率和電源管理半導(dǎo)體市場營收仍可望以7.2%的年平均成長率成長(數(shù)據(jù)來自iSuppli報(bào)告)，其主體發(fā)展趨勢很大程度上來自利用半導(dǎo)體技術(shù)來改善電能傳輸和分配以及開發(fā)新的可再生能源(如風(fēng)能和太陽能)方面。新型電源和功率半導(dǎo)體器件將不斷出現(xiàn);新材料，新技術(shù)不斷得到發(fā)展和應(yīng)用;體積小型化，組裝模塊化，功能系統(tǒng)化趨勢明顯。同時(shí)，電源和功率半導(dǎo)體在汽車電子領(lǐng)域也有著越來越廣泛的使用，從電動工具到交通工具，可以看成是電源和功率半導(dǎo)體產(chǎn)品應(yīng)用的一個新興趨勢。

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

　　安森美半導(dǎo)體電源及便攜產(chǎn)品全球銷售及營銷高級總監(jiān)鄭兆雄歸納，未來電源和功率半導(dǎo)體產(chǎn)品的市場需求和主要發(fā)展趨勢包括提升能效、降低能耗、提高集成度、提升系統(tǒng)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(yán)格的電源能效規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求以更節(jié)能，也滿足不同終端應(yīng)用所需。他特別舉例，諸如點(diǎn)火系統(tǒng)、后視攝像頭模塊、儀表板等多種汽車應(yīng)用都要求極低靜態(tài)電流的低壓降(LDO)線性穩(wěn)壓器。

　　ADI公司電源管理部門市場工程師張潔萍直言，市場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，包括在智能電表、電站更新?lián)Q代、太陽能和風(fēng)力發(fā)電廠與傳輸設(shè)備以及超高壓輸電線路方面的應(yīng)用。另外，歐美在實(shí)行中的新標(biāo)準(zhǔn)將要求新能源設(shè)備，特別是太陽能光伏逆變設(shè)備，需要更高的轉(zhuǎn)換效率、更長的使用壽命、更寬的實(shí)用溫度范圍及并網(wǎng)設(shè)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了相應(yīng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，特別是一些新型的半導(dǎo)體器件，對于長壽命、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。

　　富士通半導(dǎo)體(上海)有限公司市場部高級經(jīng)理王韻則認(rèn)為，高耐壓、多通道、高集成度、數(shù)字控制等是今后的趨勢。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的輸出控制，在電源產(chǎn)品當(dāng)中會更多地集成數(shù)字接口、存儲器和數(shù)字控制模塊。所以可以發(fā)現(xiàn)，越來越多的電源芯片廠商開始強(qiáng)化數(shù)字方面的能力，包括通過直接兼并和收購一些做單片機(jī)的廠商。

　　Microchip模擬和接口產(chǎn)品部產(chǎn)品營銷經(jīng)理Stephen Stella坦言功率半導(dǎo)體領(lǐng)域目前有不少值得關(guān)注的發(fā)展勢頭，一直以來持續(xù)成為熱點(diǎn)的仍然是集成。在大多數(shù)基本電源轉(zhuǎn)換功能實(shí)現(xiàn)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(tǒng)乃至功率半導(dǎo)體IC中。這些高級功能包括板上診斷、智能、應(yīng)用性能增強(qiáng)算法以及用戶可配置性。這會對應(yīng)用和產(chǎn)品開發(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(jī)遇層出不窮。他強(qiáng)調(diào)功率器件是這一切的推動因素，是連接關(guān)鍵系統(tǒng)組件的重要紐帶。功率器件企業(yè)及其客戶面臨的挑戰(zhàn)是如何提供和部署合適的功率器件，來支持高效且靈活的電源架構(gòu)。盡管強(qiáng)勢方法(需要自定義過程開發(fā)和芯片設(shè)計(jì))可提供最優(yōu)的解決方案，但顯而易見的是，大多數(shù)應(yīng)用無法做到經(jīng)濟(jì)高效。對于對成本無嚴(yán)格控制的應(yīng)用，優(yōu)化程度不高的可配置產(chǎn)品無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，器件制造商與客戶將實(shí)現(xiàn)雙贏。

　　飛兆半導(dǎo)體韓國功率轉(zhuǎn)換部門副總裁趙東輝認(rèn)為，在功率分立器件方面，MOSFET正在從平面技術(shù)轉(zhuǎn)向Super Junction (電荷平衡)技術(shù)，以期改善導(dǎo)通狀態(tài)電阻率(Rds(on))并實(shí)現(xiàn)快速開關(guān)。至于IGBT技術(shù)，則應(yīng)用溝槽技術(shù)來減小片上橫向隔離結(jié)構(gòu)的尺寸，有助于減小芯片面積，同時(shí)保持性能。據(jù)報(bào)道，功率分立器件供應(yīng)商幾乎達(dá)到了基底材料和硅材料的極限。因而，新材料半導(dǎo)體器件預(yù)計(jì)將會替代傳統(tǒng)的硅半導(dǎo)體器件。