采用半导体技术有效提高能效

面对着未来的严峻经济形势，现在正是一个好时机来思考一下，我们大家或个人能够做些什么来刺激经济的复苏，而方法之一是实现清洁的低成本能源和促进节能。功率管理半导体供应商具备这样的条件，可以对高能效电子产品具有推动的作用。我们的产品在扩展诸如太阳能、风力、地热，水力发电等多种形式的可替代能源方面是非常关键的。我们拥有足够的技术储备，能够提供更高效的电器、空调、照明、计算、娱乐、通信和各种电机，从而大幅减少家庭、企业和工业的功耗。此外，我们的交通工具也在经历变革，正在从各种燃料转向最清洁的能源 — 电能。半导体产业对我们的生活方式、生产率、生活水平带来非常显着的变化，远超越其它的产业。我们将在IT技术和消费电子领域继续努力，就未来几年来说，降低能源成本；提升能源的可用性；以及高效使用能源将可能变得更加重要。

随着人类活动造成全球气候变暖的事实变得越来越明显，提倡清洁、可再生能源的呼声也越来越高。为什么对于节能高效产品我们却没听到同样强烈的呼声呢？当然，在这个问题上也有了一些进步，人们的意识也在提高，但就是力度不够。部分原因在于人们持有“节能就是不使用”的想法，而实情未必如此，甚至往往恰好相反。事实证明，通过更高效的电子设备来削减能耗所需的投资，仅占生产过多能量所需投资的一小部分，而且对大气和环境并没有副作用。

毫无疑问，我们应当支持大规模的太阳能和风力发电基础设施建设。同时，我们还应保证在先进的功率电子技术方面进行相应的投入，将产生的原始电能变成可用的形式。我们还应当为小型分布式发电机的发展创造有利的环境，如家用、农用和商用等等。然后，我们还应当采用更多的刺激措施，提高照明、环境控制、便利设施，以及娱乐设施的能效，因为它们同样是功率使用设备。

半导体供应商必须在有潜力减小电网负担的产品领域继续创新，而最好的例子是照明。白炽灯必须尽快退出舞台，一般白炽灯的能效是15流明/瓦，寿命为1,000小时；而LED 能效则高达每瓦50流明，寿命达50,000小时。高亮度LED本身就是采用先进的宽带隙半导体技术(氮化镓和碳化硅)实现的化合物半导体产品。即便是常用的荧光灯，其所包含的气体都是有害环境的。最终，线性荧光灯照明将被半导体技术完全取代。

LED及其它高效照明产品 (如紧凑型荧光灯) 都是通过基于半导体技术的高效电源供电的，电源采用了最新的功率开关和控制芯片。飞兆半导体新开发的SuperFET 和SupreMOS 技术 (也叫做“charge balance”或“superjunction” 技术) 使得这些电源的体积更小、成本更低、效率更高。目前正在开发更好的工艺和器件设计以集成功率器件和控制电路，将会实现完全集成的“芯片级电源” (power supply on a chip)，用于5-20瓦照明应用。

一些通用的电器如洗衣机、电冰箱、空调和风扇都在借助半导体技术提高能效。在这些应用以及其它常见的电机应用中，交流感应恒速电机必须被淘汰，替换为变速永磁直流电机和相应的驱动电路。由于可变速电机能够根据应用和负载来优化电机速度，因此能效提升相当惊人，有时减少的损耗部分可与过去设备输出的功率部分相当，效率由50%提高到 90%。经过改进的 IGBT 和超快速恢复二极管使这些都成为可能。先进的激光退火 (laser annealing) 技术、超薄型硅晶圆，以及改善开关性能的电磁辐射处理工艺等技术都为减少能耗作出贡献。目前正在开发在一个单芯片上集成功率和控制两个组件而降低能耗的新技术。功率损耗不可避免的会产生热量，这些热量由先进的“智能功率模块”来管理。这种模块利用系统级封装技术的持续发展成果，可让系统保持冷却，高效实现互联，并最大限度地减少能耗以及对其它电路的电磁干扰。

人们现在认识到有必要改变自己的生活方式，消费者正在提高绿色意识，尽自己的责任去减少对环境的影响。政府部门和相关组织 (如ENERGY STAR 、 Green Grid 和 Climate Savers ) 都在发起严格的能效规范，以减轻电网和电池的负担。由于这些措施大多数涉及电子产品，因而在 OEM 厂商满足能效规范和消费者购买功率优化产品方面，半导体供应商是非常关键的。而所有的替代技术都在利用太阳能和风能来生产最清洁的能源之一电能。总之，半导体厂商将会大有作为。