半導(dǎo)體與世界能源危機(jī)

　　編者按：能源問題，是未來幾十年內(nèi)整個人類無法回避的話題，信息化的一個必然結(jié)果就是越來越多能源的消耗，與此同時面臨的是越來越稀缺的化石燃料資源和日益增多的溫室氣體排放帶來的全球惡劣氣候問題。改善環(huán)境的同時，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)。

　　“無法停止的力量”與“無法移動的物體”相碰撞，這是對當(dāng)今世界面臨的最重要問題之一的能源危機(jī)的恰當(dāng)比喻。無法停止的力量是全球?qū)δ茉慈找嬖鲩L的需求;無法移動的物體是世界不斷減少的化石燃料儲量和燃燒化石燃料正在引起氣候變化并將會給未來后代帶來深遠(yuǎn)的負(fù)面影響這一日益被人們所接受的觀點。

　　無法停止的力量

　　全世界對電能的需求正在不斷增長，在可預(yù)見的未來，這種增長趨勢不會改變。美孚2010年市場展望預(yù)測，至2030年，全球?qū)?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/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)新的化石燃料儲備，出于對全球變暖的考慮，我們也不能再繼續(xù)燃燒化石燃料。無法停止的力量與無法移動的物體碰撞在一起。

　　目前的電能使用方式的根源于20世紀(jì)初期，當(dāng)時石油價格低廉，似乎取之不盡，用之不竭，更沒有人會想到人類活動會影響氣候變化。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，我們每個人都必須為解決這個難題貢獻(xiàn)力量。我們相信半導(dǎo)體工業(yè)可以削弱這種無法停止的力量，使這個無法移動的物體變得能夠移動。

　　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的速度，在一定程度上削弱這種“無法停止的力量”。

　　有兩種方法給我們帶來希望。第一個方法是降低每一產(chǎn)品的耗電量，提高發(fā)電和配電的能效;第二個方法是改變消費(fèi)者的用電習(xí)慣。半導(dǎo)體技術(shù)對這兩種方法都能發(fā)揮作用。

　　在所有的電子和電力產(chǎn)品技術(shù)中，性價比是電路和系統(tǒng)開發(fā)中的關(guān)注焦點。今天，能源問題讓開發(fā)人員開始關(guān)注能耗。國際能源署(IEA)預(yù)計，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。在未來十年之時，高能效所帶來的節(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4-5萬億瓦時，這個數(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)是指在一個系統(tǒng)內(nèi)整合數(shù)字信號處理器、傳感器、執(zhí)行器等多項功能。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。隨著性能強(qiáng)大且價格低廉的微控制器的推廣應(yīng)用，能效更高的無刷電機(jī)正在逐步取代耗電極大的傳統(tǒng)通用電機(jī)。無刷電機(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)被無刷電機(jī)取代，這將在2020年前節(jié)能50萬億瓦時。

　　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，因為用電習(xí)慣的改變在很大程度上取決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)行一個供電改革試點項目，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，從而帶來用電量平均節(jié)省了7%。