半導(dǎo)體與世界能源危機(jī)

　　編者按：能源問(wèn)題，是未來(lái)幾十年內(nèi)整個(gè)人類(lèi)無(wú)法回避的話題，信息化的一個(gè)必然結(jié)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)，又要逐步滿足消費(fèi)者的能源需求，這就需要半導(dǎo)體產(chǎn)品的大力配合，為此，我們特別邀請(qǐng)意法半導(dǎo)體高層撰文為我們介紹半導(dǎo)體與世界能源危機(jī)。

　　“無(wú)法停止的力量”與“無(wú)法移動(dòng)的物體”相碰撞，這是對(duì)當(dāng)今世界面臨的最重要問(wèn)題之一的能源危機(jī)的恰當(dāng)比喻。無(wú)法停止的力量是全球?qū)δ茉慈找嬖鲩L(zhǎng)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(chǔ)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(yuǎn)的負(fù)面影響這一日益被人們所接受的觀點(diǎn)。

　　無(wú)法停止的力量

　　全世界對(duì)電能的需求正在不斷增長(zhǎng)，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，這種增長(zhǎng)趨勢(shì)不會(huì)改變。美孚2010年市場(chǎng)展望預(yù)測(cè)，至2030年，全球?qū)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/電能">電能的需求將比現(xiàn)在高50%。即使我們有幸發(fā)現(xiàn)新的化石燃料儲(chǔ)備，出于對(duì)全球變暖的考慮，我們也不能再繼續(xù)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(jì)初期，當(dāng)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(xù)發(fā)展原則背道而馳，我們亟需改變現(xiàn)狀。

　　鑒于這一挑戰(zhàn)的影響范圍和復(fù)雜性，我們每個(gè)人都必須為解決這個(gè)難題貢獻(xiàn)力量。我們相信半導(dǎo)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(shù)量驟增要求我們必須全面改變現(xiàn)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(zhǎng)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(fèi)者的用電習(xí)慣。半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)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，性價(jià)比是電路和系統(tǒng)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(guó)際能源署(IEA)預(yù)計(jì)，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(jié)能將占全球總節(jié)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(jí)是其中一種方法。假設(shè)每年的晶體管出貨量是20億顆，而上一代晶體管被當(dāng)今的先進(jìn)晶體管所取代，電源設(shè)備每年將節(jié)省電能4-5萬(wàn)億瓦時(shí)，這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于兩座500MW(兆瓦)核電站的年發(fā)電量。

　　采用智能系統(tǒng)更為重要。智能系統(tǒng)是指在一個(gè)系統(tǒng)內(nèi)整合數(shù)字信號(hào)處理器、傳感器、執(zhí)行器等多項(xiàng)功能。這種方式的節(jié)能效果已經(jīng)在家電應(yīng)用領(lǐng)域顯現(xiàn)出來(lái)。隨著性能強(qiáng)大且價(jià)格低廉的微控制器的推廣應(yīng)用，能效更高的無(wú)刷電機(jī)正在逐步取代耗電極大的傳統(tǒng)通用電機(jī)。無(wú)刷電機(jī)的能效通常比所替代電機(jī)高30%，如果所有的通用電機(jī)被無(wú)刷電機(jī)取代，這將在2020年前節(jié)能50萬(wàn)億瓦時(shí)。

　　第二方法是幫助消費(fèi)者改變用電習(xí)慣。這種方法更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)橛秒娏?xí)慣的改變?cè)诤艽蟪潭壬先Q于政府法律和電力基礎(chǔ)設(shè)施的雙重作用。為用戶提供詳細(xì)的用電信息，以及他們的用電方式對(duì)電費(fèi)的影響，將有助于消費(fèi)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(xiàng)目，消費(fèi)者能夠看到用電和電費(fèi)的具體信息而改變了用電方式，從而帶來(lái)用電量平均節(jié)省了7%。