半导体与世界能源危机

　　编者按：能源问题，是未来几十年内整个人类无法回避的话题，信息化的一个必然结果就是越来越多能源的消耗，与此同时面临的是越来越稀缺的化石燃料资源和日益增多的温室气体排放带来的全球恶劣气候问题。改善环境的同时，又要逐步满足消费者的能源需求，这就需要半导体产品的大力配合，为此，我们特别邀请意法半导体高层撰文为我们介绍半导体与世界能源危机。

　　“无法停止的力量”与“无法移动的物体”相碰撞，这是对当今世界面临的最重要问题之一的能源危机的恰当比喻。无法停止的力量是全球对能源日益增长的需求;无法移动的物体是世界不断减少的化石燃料储量和燃烧化石燃料正在引起气候变化并将会给未来后代带来深远的负面影响这一日益被人们所接受的观点。

　　无法停止的力量

　　全世界对电能的需求正在不断增长，在可预见的未来，这种增长趋势不会改变。美孚2010年市场展望预测，至2030年，全球对电能的需求将比现在高50%。即使我们有幸发现新的化石燃料储备，出于对全球变暖的考虑，我们也不能再继续燃烧化石燃料。无法停止的力量与无法移动的物体碰撞在一起。

　　目前的电能使用方式的根源于20世纪初期，当时石油价格低廉，似乎取之不尽，用之不竭，更没有人会想到人类活动会影响气候变化。今天，我们知道这种使用方式与可持续发展原则背道而驰，我们亟需改变现状。

　　鉴于这一挑战的影响范围和复杂性，我们每个人都必须为解决这个难题贡献力量。我们相信半导体工业可以削弱这种无法停止的力量，使这个无法移动的物体变得能够移动。

　　全球用电人口和高耗电型电器数量骤增要求我们必须全面改变现今世界的用电方式。期望降低全世界的用电需求可能是不合理的，但是我们必须致力于减缓耗电量增长的速度，在一定程度上削弱这种“无法停止的力量”。

　　有两种方法给我们带来希望。第一个方法是降低每一产品的耗电量，提高发电和配电的能效;第二个方法是改变消费者的用电习惯。半导体技术对这两种方法都能发挥作用。

　　在所有的电子和电力产品技术中，性价比是电路和系统开发中的关注焦点。今天，能源问题让开发人员开始关注能耗。国际能源署(IEA)预计，在减少全球能耗所产生的二氧化碳排放量所作的努力中，提高终端产品的能效将起到最重要的促进作用。在未来十年之时，高能效所带来的节能将占全球总节能量的一半以上。

　　有多种降低终端产品能耗的方式。技术升级是其中一种方法。假设每年的晶体管出货量是20亿颗，而上一代晶体管被当今的先进晶体管所取代，电源设备每年将节省电能4-5万亿瓦时，这个数字相当于两座500MW(兆瓦)核电站的年发电量。

　　采用智能系统更为重要。智能系统是指在一个系统内整合数字信号处理器、传感器、执行器等多项功能。这种方式的节能效果已经在家电应用领域显现出来。随着性能强大且价格低廉的微控制器的推广应用，能效更高的无刷电机正在逐步取代耗电极大的传统通用电机。无刷电机的能效通常比所替代电机高30%，如果所有的通用电机被无刷电机取代，这将在2020年前节能50万亿瓦时。

　　第二方法是帮助消费者改变用电习惯。这种方法更具挑战性，因为用电习惯的改变在很大程度上取决于政府法律和电力基础设施的双重作用。为用户提供详细的用电信息，以及他们的用电方式对电费的影响，将有助于消费者减少用电量。最近在芬兰进行一个供电改革试点项目，消费者能够看到用电和电费的具体信息而改变了用电方式，从而带来用电量平均节省了7%。