半導(dǎo)體技術(shù)助力節(jié)能減排 整體解決方案功效更高

     環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益和實際應(yīng)用的需求是促進(jìn)節(jié)能技術(shù)發(fā)展的三大因素。隨著節(jié)能的要求更加迫切，半導(dǎo)體芯片不但要降低自身的能耗，還要擔(dān)負(fù)起降低系統(tǒng)能耗的重任。因此，半導(dǎo)體企業(yè)除了為系統(tǒng)提供單一的節(jié)能芯片之外，也致力于為客戶提供完整的高能效解決方案。

    如果我們冒昧地問一位動物學(xué)家北極熊和半導(dǎo)體芯片有什么必然聯(lián)系，對方肯定會茫然不知所措。然而，在近來的環(huán)保和節(jié)能宣傳中，有一幅圖片或許已經(jīng)給很多人留下了深刻印象：蔚藍(lán)的大海，漂浮著斷裂的冰山，一頭孤獨的北極熊蹲踞其上，同樣茫然不知所措。的確，全球氣候變暖正威脅著這個星球上的每一個生靈，作為正在飛速發(fā)展的高新科技，半導(dǎo)體技術(shù)是否應(yīng)該有所作為？

     三大因素促進(jìn)節(jié)能需求

     減少碳排放以抑制氣候變暖，是節(jié)能的首要目的。當(dāng)然，人類的博愛之所及決不僅限于北極熊，還有他們自己的錢袋。由于資源是有限的，能源的消耗意味著真金白銀的流失，因此提高能效也是增收節(jié)支的重要手段。退一萬步講，即便資源和金錢都用之不竭，電子產(chǎn)品的實際應(yīng)用也會對節(jié)能提出要求，消費者總是要求盡可能地延長便攜式電子產(chǎn)品的待機時間，而由于系統(tǒng)能效偏低導(dǎo)致散熱過多也極大地影響了一些產(chǎn)品的性能。因此，環(huán)境保護(hù)、經(jīng)濟(jì)效益和實際應(yīng)用的需求是促進(jìn)節(jié)能技術(shù)發(fā)展的三大因素。

    據(jù)統(tǒng)計，在全球的電能消耗中，電動機是當(dāng)之無愧的能耗“大戶”，它消耗了51%的電能，照明和空調(diào)緊隨其后，分別消耗了19%和16%的電能，可能令人意想不到的是，在余下的14%中，用于信息的處理、傳遞和存儲的電能竟占了絕大部分。Spansion(飛索半導(dǎo)體)公司媒體存儲事 業(yè) 部 執(zhí) 行 副 總 裁 HansWildenberg告訴《》記者，由于互聯(lián)網(wǎng)的普及，從2000年到2005年，全球互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的能耗翻了一番，從每年710億千瓦時上升到超過1500億千瓦時，目前全球互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心的耗電量竟已超過了伊朗、瑞典、土耳其等國全國的用電量。ADI(亞德諾)公司合伙人兼技術(shù)總監(jiān)JonathanAudy則表示，在存放服務(wù)器的房間中，有40%的能耗是用于設(shè)備的冷卻系統(tǒng)，因此，對這些設(shè)備來說，設(shè)備本身的能耗每節(jié)省1瓦，就可以同時節(jié)省0.67瓦用于冷卻的能耗。

    作為科技界的“寵兒”，半導(dǎo)體技術(shù)責(zé)無旁貸地承擔(dān)起“拯救北極熊”的任務(wù)。JonathanAudy認(rèn)為，半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步對于節(jié)能的重要意義至少體現(xiàn)在以下兩個方面：通過產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，可以有效地降低半導(dǎo)體器件自身的功耗；更重要的是，半導(dǎo)體芯片的使用，可以直接或間接地提高系統(tǒng)其他部件的能效，在能量的傳遞和使用的全過程中，半導(dǎo)體芯片通常可以起到監(jiān)測、調(diào)節(jié)、優(yōu)化和控制的作用。

    半導(dǎo)體企業(yè)各施所長

    為了應(yīng)對能源危機，很多國家的政府和民間組織提出了節(jié)能環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，如美國“能源之星”、“1瓦”計劃、“80PLUS”等，半導(dǎo)體企業(yè)在注重滿足消費者對產(chǎn)品功能和性能要求的同時，也不得不慎重考慮如何滿足這些節(jié)能和環(huán)保的規(guī)范。

    針對互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，Spansion公司開發(fā)了基于MirrorBit閃存技術(shù)的全新存儲產(chǎn)品———EcoRAM，據(jù)HansWildenberg介紹，EcoRAM將幫助互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的能耗大幅下降75%，而且在同樣的能耗條件下，存儲容量為傳統(tǒng)純DRAM（動態(tài)隨機存儲器）型服務(wù)器的4倍。

    與此同時，半導(dǎo)體企業(yè)已經(jīng)把節(jié)能的觸角伸向了人們生活的細(xì)節(jié)之中。據(jù)測算，普通家庭從天然氣烹飪轉(zhuǎn)向感應(yīng)加熱，其能源消耗將減少50%，飛兆半導(dǎo)體推出的1200V場截止溝道IGBT(絕緣柵雙極晶體管)系列器件，為電磁感應(yīng)加熱應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計人員提供了高效的解決方案。這些IGBT同時采用場截止結(jié)構(gòu)和抗雪崩的溝道柵技術(shù)，可在傳導(dǎo)損耗和開關(guān)損耗之間提供最佳權(quán)衡，從而獲得最高的效率。飛兆半導(dǎo)體企業(yè)市場總監(jiān)ClaudiaInnes在接受《》記者采訪時表示，與傳統(tǒng)的NPT(非穿透型)溝道IGBT器件相比，該方案可減小25%的導(dǎo)通損耗、8%的開關(guān)損耗，并大幅降低系統(tǒng)工作溫度；由于冷卻要求降低，系統(tǒng)可靠性將得以增強，系統(tǒng)總成本也將降低；此外，這些器件還內(nèi)置了專為零電壓開關(guān)(ZVS)技術(shù)而優(yōu)化的快速恢復(fù)二極管(FRD)，減少了所需元件的數(shù)量。

    飛思卡爾半導(dǎo)體則在汽車節(jié)能領(lǐng)域具有優(yōu)勢，該公司為車輛提供先進(jìn)的嵌入式控制器、傳感器、動力管理組件和動力制動器。引擎控制技術(shù)也是飛思卡爾關(guān)注的領(lǐng)域，例如混合車輛控制和普通線路的柴油發(fā)動機管理已被該公司引入到新興應(yīng)用之中。

     解決方案增強節(jié)能效果

     除了為系統(tǒng)提供單一的節(jié)能芯片之外，目前全球領(lǐng)先的廠商也致力于為客戶提供完整的高能效解決方案，從電源管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、運算放大、接口電路及音視頻系統(tǒng)等不同側(cè)面提供經(jīng)優(yōu)化的芯片和專利技術(shù)。這樣，系統(tǒng)的各個部件就能更有效地發(fā)揮其節(jié)能功效，從而取得“1+1>2”的效果。

    美國國家半導(dǎo)體公司就利用其PowerWise系列產(chǎn)品為多個領(lǐng)域的應(yīng)用提供不同的系統(tǒng)解決方案。該公司亞太區(qū)電源產(chǎn)品市場總監(jiān)黃漢基告訴本報記者，此類系統(tǒng)解決方案將集成公司的專利技術(shù)，以芯片或授權(quán)方式供客戶使用。“為便于客戶在性能與功耗之間合理取舍，美國國家半導(dǎo)體還制定了一套PowerWise性能指標(biāo)，協(xié)助系統(tǒng)設(shè)計工程師更方便地比較不同模擬元件及子系統(tǒng)的能源效率，從而合理地進(jìn)行選擇。”黃漢基補充道。在便攜式應(yīng)用領(lǐng)域，PowerWise將為整機的顯示器、射頻系統(tǒng)、電源管理系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、音頻設(shè)備及多媒體系統(tǒng)提供節(jié)能產(chǎn)品；而在工業(yè)、通用照明及無線基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域，PowerWise解決方案也有優(yōu)異的表現(xiàn)。

    恩智浦半導(dǎo)體的PC(個人電腦)電源高能效解決方案則是另一個例證。今年7月，該公司宣布其GreenChipPC芯片成功達(dá)到“80PLUSGold”對參考設(shè)計的認(rèn)證要求，這將使PC臺式機電源參考解決方案的整體效率達(dá)到90%以上。同目前普通臺式電腦的平均功耗相比，使用該解決方案的臺式電腦能夠?qū)⒛芎臏p少50%。恩智浦預(yù)計，如果有1.6億臺臺式電腦使用了符合“80PLUSGold”認(rèn)證要求的解決方案，就可以減少兩億噸二氧化碳的排放。

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