能源效率：半導(dǎo)體21世紀(jì)的挑戰(zhàn)

　　從2008年到2018年，美國家庭數(shù)量預(yù)計(jì)將增長(zhǎng)11%，整體電力增長(zhǎng)預(yù)計(jì)僅增長(zhǎng)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(dǎo)體技術(shù)對(duì)于提升先進(jìn)的照明技術(shù)起到了重要的作用，控制常規(guī)熒光燈泡和發(fā)光二極管(LED)。LED本身就是半導(dǎo)體技術(shù)。

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

　　隨著“智能建筑”的出現(xiàn)(圖4)，我們將逐漸感受到半導(dǎo)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變成了今天的現(xiàn)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(nèi)的設(shè)備，給水系統(tǒng)，加熱和空調(diào)系統(tǒng)。并且，普遍存在的傳感器芯片既能夠根據(jù)運(yùn)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Internet聯(lián)接的PC或者PDA來控制房間內(nèi)大量的電子設(shè)備。

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

　　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(xiàn)信息交互。通過對(duì)能源需求進(jìn)行管理、降低能源浪費(fèi)，這種信息交互能夠?qū)崿F(xiàn)更佳的能源利用率——例如：鼓勵(lì)在非用電高峰用電，這樣既降低了用電高峰的負(fù)載，又降低了使用成本。在某些實(shí)際情況下，消費(fèi)者可以在用電高峰期間關(guān)閉一部分設(shè)施，作為交換，供電部門將為其提供更低的使用費(fèi)用。另外，單位千瓦時(shí)的用電費(fèi)用可以隨著時(shí)間改變，這樣消費(fèi)者可以選擇在低費(fèi)率的時(shí)段使用。如果智能房屋配備了諸如太陽能這樣的替代能源，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

　　未來40年內(nèi)，半導(dǎo)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(dǎo)體芯片的互聯(lián)網(wǎng)和無線通訊更加重要。半導(dǎo)體技術(shù)對(duì)于應(yīng)對(duì)全球能源危機(jī)正在發(fā)揮著重要的作用，并且以一種對(duì)環(huán)境更為負(fù)責(zé)的態(tài)度平衡能源的需求和供應(yīng)。半導(dǎo)體芯片持續(xù)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(qū)動(dòng)汽車成為可能，并得到普及。

　　快速采用先進(jìn)技術(shù)來解決能源問題需要更多的研究經(jīng)費(fèi)以及對(duì)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(duì)制造業(yè)和消費(fèi)者進(jìn)行稅收和其它激勵(lì)政策;聯(lián)邦政府、州和地區(qū)政府使用高能源效率的產(chǎn)品;增加政府對(duì)基礎(chǔ)研究的經(jīng)費(fèi)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(jī)、內(nèi)燃機(jī)那樣產(chǎn)生一次歷史性的變革。