采用半導(dǎo)體技術(shù)有效提高能效

面對著未來的嚴(yán)峻經(jīng)濟(jì)形勢，現(xiàn)在正是一個好時機(jī)來思考一下，我們大家或個人能夠做些什么來刺激經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，而方法之一是實現(xiàn)清潔的低成本能源和促進(jìn)節(jié)能。功率管理半導(dǎo)體供應(yīng)商具備這樣的條件，可以對高能效電子產(chǎn)品具有推動的作用。我們的產(chǎn)品在擴(kuò)展諸如太陽能、風(fēng)力、地?zé)?，水力發(fā)電等多種形式的可替代能源方面是非常關(guān)鍵的。我們擁有足夠的技術(shù)儲備，能夠提供更高效的電器、空調(diào)、照明、計算、娛樂、通信和各種電機(jī)，從而大幅減少家庭、企業(yè)和工業(yè)的功耗。此外，我們的交通工具也在經(jīng)歷變革，正在從各種燃料轉(zhuǎn)向最清潔的能源 — 電能。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對我們的生活方式、生產(chǎn)率、生活水平帶來非常顯著的變化，遠(yuǎn)超越其它的產(chǎn)業(yè)。我們將在IT技術(shù)和消費電子領(lǐng)域繼續(xù)努力，就未來幾年來說，降低能源成本；提升能源的可用性；以及高效使用能源將可能變得更加重要。

隨著人類活動造成全球氣候變暖的事實變得越來越明顯，提倡清潔、可再生能源的呼聲也越來越高。為什么對于節(jié)能高效產(chǎn)品我們卻沒聽到同樣強(qiáng)烈的呼聲呢？當(dāng)然，在這個問題上也有了一些進(jìn)步，人們的意識也在提高，但就是力度不夠。部分原因在于人們持有“節(jié)能就是不使用”的想法，而實情未必如此，甚至往往恰好相反。事實證明，通過更高效的電子設(shè)備來削減能耗所需的投資，僅占生產(chǎn)過多能量所需投資的一小部分，而且對大氣和環(huán)境并沒有副作用。

毫無疑問，我們應(yīng)當(dāng)支持大規(guī)模的太陽能和風(fēng)力發(fā)電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。同時，我們還應(yīng)保證在先進(jìn)的功率電子技術(shù)方面進(jìn)行相應(yīng)的投入，將產(chǎn)生的原始電能變成可用的形式。我們還應(yīng)當(dāng)為小型分布式發(fā)電機(jī)的發(fā)展創(chuàng)造有利的環(huán)境，如家用、農(nóng)用和商用等等。然后，我們還應(yīng)當(dāng)采用更多的刺激措施，提高照明、環(huán)境控制、便利設(shè)施，以及娛樂設(shè)施的能效，因為它們同樣是功率使用設(shè)備。

半導(dǎo)體供應(yīng)商必須在有潛力減小電網(wǎng)負(fù)擔(dān)的產(chǎn)品領(lǐng)域繼續(xù)創(chuàng)新，而最好的例子是照明。白熾燈必須盡快退出舞臺，一般白熾燈的能效是15流明/瓦，壽命為1,000小時；而LED 能效則高達(dá)每瓦50流明，壽命達(dá)50,000小時。高亮度LED本身就是采用先進(jìn)的寬帶隙半導(dǎo)體技術(shù)(氮化鎵和碳化硅)實現(xiàn)的化合物半導(dǎo)體產(chǎn)品。即便是常用的熒光燈，其所包含的氣體都是有害環(huán)境的。最終，線性熒光燈照明將被半導(dǎo)體技術(shù)完全取代。

LED及其它高效照明產(chǎn)品 (如緊湊型熒光燈) 都是通過基于半導(dǎo)體技術(shù)的高效電源供電的，電源采用了最新的功率開關(guān)和控制芯片。飛兆半導(dǎo)體新開發(fā)的SuperFET? 和SupreMOS? 技術(shù) (也叫做“charge balance”或“superjunction” 技術(shù)) 使得這些電源的體積更小、成本更低、效率更高。目前正在開發(fā)更好的工藝和器件設(shè)計以集成功率器件和控制電路，將會實現(xiàn)完全集成的“芯片級電源” (power supply on a chip)，用于5-20瓦照明應(yīng)用。

一些通用的電器如洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)和風(fēng)扇都在借助半導(dǎo)體技術(shù)提高能效。在這些應(yīng)用以及其它常見的電機(jī)應(yīng)用中，交流感應(yīng)恒速電機(jī)必須被淘汰，替換為變速永磁直流電機(jī)和相應(yīng)的驅(qū)動電路。由于可變速電機(jī)能夠根據(jù)應(yīng)用和負(fù)載來優(yōu)化電機(jī)速度，因此能效提升相當(dāng)驚人，有時減少的損耗部分可與過去設(shè)備輸出的功率部分相當(dāng)，效率由50%提高到 90%。經(jīng)過改進(jìn)的 IGBT 和超快速恢復(fù)二極管使這些都成為可能。先進(jìn)的激光退火 (laser annealing) 技術(shù)、超薄型硅晶圓，以及改善開關(guān)性能的電磁輻射處理工藝等技術(shù)都為減少能耗作出貢獻(xiàn)。目前正在開發(fā)在一個單芯片上集成功率和控制兩個組件而降低能耗的新技術(shù)。功率損耗不可避免的會產(chǎn)生熱量，這些熱量由先進(jìn)的“智能功率模塊”來管理。這種模塊利用系統(tǒng)級封裝技術(shù)的持續(xù)發(fā)展成果，可讓系統(tǒng)保持冷卻，高效實現(xiàn)互聯(lián)，并最大限度地減少能耗以及對其它電路的電磁干擾。

人們現(xiàn)在認(rèn)識到有必要改變自己的生活方式，消費者正在提高綠色意識，盡自己的責(zé)任去減少對環(huán)境的影響。政府部門和相關(guān)組織 (如ENERGY STAR?、 Green Grid? 和 Climate Savers?) 都在發(fā)起嚴(yán)格的能效規(guī)范，以減輕電網(wǎng)和電池的負(fù)擔(dān)。由于這些措施大多數(shù)涉及電子產(chǎn)品，因而在 OEM 廠商滿足能效規(guī)范和消費者購買功率優(yōu)化產(chǎn)品方面，半導(dǎo)體供應(yīng)商是非常關(guān)鍵的。而所有的替代技術(shù)都在利用太陽能和風(fēng)能來生產(chǎn)最清潔的能源之一電能。總之，半導(dǎo)體廠商將會大有作為。