采用半導體技術有效提高能效

面對著未來的嚴峻經(jīng)濟形勢，現(xiàn)在正是一個好時機來思考一下，我們大家或個人能夠做些什么來刺激經(jīng)濟的復蘇，而方法之一是實現(xiàn)清潔的低成本能源和促進節(jié)能。功率管理半導體供應商具備這樣的條件，可以對高能效電子產(chǎn)品具有推動的作用。我們的產(chǎn)品在擴展諸如太陽能、風力、地熱，水力發(fā)電等多種形式的可替代能源方面是非常關鍵的。我們擁有足夠的技術儲備，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，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，遠超越其它的產(chǎn)業(yè)。我們將在IT技術和消費電子領域繼續(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烈的呼聲呢？當然，在這個問題上也有了一些進步，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，我們應當支持大規(guī)模的太陽能和風力發(fā)電基礎設施建設。同時，我們還應保證在先進的功率電子技術方面進行相應的投入，將產(chǎn)生的原始電能變成可用的形式。我們還應當為小型分布式發(fā)電機的發(fā)展創(chuàng)造有利的環(huán)境，如家用、農(nóng)用和商用等等。然后，我們還應當采用更多的刺激措施，提高照明、環(huán)境控制、便利設施，以及娛樂設施的能效，因為它們同樣是功率使用設備。

半導體供應商必須在有潛力減小電網(wǎng)負擔的產(chǎn)品領域繼續(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 能效則高達每瓦50流明，壽命達50,000小時。高亮度LED本身就是采用先進的寬帶隙半導體技術(氮化鎵和碳化硅)實現(xiàn)的化合物半導體產(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體技術完全取代。

LED及其它高效照明產(chǎn)品 (如緊湊型熒光燈) 都是通過基于半導體技術的高效電源供電的，電源采用了最新的功率開關和控制芯片。飛兆半導體新開發(fā)的SuperFET? 和SupreMOS? 技術 (也叫做“charge balance”或“superjunction” 技術) 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瓦照明應用。

一些通用的電器如洗衣機、電冰箱、空調(diào)和風扇都在借助半導體技術提高能效。在這些應用以及其它常見的電機應用中，交流感應恒速電機必須被淘汰，替換為變速永磁直流電機和相應的驅(qū)動電路。由于可變速電機能夠根據(jù)應用和負載來優(yōu)化電機速度，因此能效提升相當驚人，有時減少的損耗部分可與過去設備輸出的功率部分相當，效率由50%提高到 90%。經(jīng)過改進的 IGBT 和超快速恢復二極管使這些都成為可能。先進的激光退火 (laser annealing) 技術、超薄型硅晶圓，以及改善開關性能的電磁輻射處理工藝等技術都為減少能耗作出貢獻。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。功率損耗不可避免的會產(chǎn)生熱量，這些熱量由先進的“智能功率模塊”來管理。這種模塊利用系統(tǒng)級封裝技術的持續(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，盡自己的責任去減少對環(huán)境的影響。政府部門和相關組織 (如ENERGY STAR?、 Green Grid? 和 Climate Savers?) 都在發(fā)起嚴格的能效規(guī)范，以減輕電網(wǎng)和電池的負擔。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，半導體供應商是非常關鍵的。而所有的替代技術都在利用太陽能和風能來生產(chǎn)最清潔的能源之一電能?？傊雽w廠商將會大有作為。