半导体技术助力节能减排 整体解决方案功效更高

     环境保护、经济效益和实际应用的需求是促进节能技术发展的三大因素。随着节能的要求更加迫切，半导体芯片不但要降低自身的能耗，还要担负起降低系统能耗的重任。因此，半导体企业除了为系统提供单一的节能芯片之外，也致力于为客户提供完整的高能效解决方案。

    如果我们冒昧地问一位动物学家北极熊和半导体芯片有什么必然联系，对方肯定会茫然不知所措。然而，在近来的环保和节能宣传中，有一幅图片或许已经给很多人留下了深刻印象：蔚蓝的大海，漂浮着断裂的冰山，一头孤独的北极熊蹲踞其上，同样茫然不知所措。的确，全球气候变暖正威胁着这个星球上的每一个生灵，作为正在飞速发展的高新科技，半导体技术是否应该有所作为？

     三大因素促进节能需求

     减少碳排放以抑制气候变暖，是节能的首要目的。当然，人类的博爱之所及决不仅限于北极熊，还有他们自己的钱袋。由于资源是有限的，能源的消耗意味着真金白银的流失，因此提高能效也是增收节支的重要手段。退一万步讲，即便资源和金钱都用之不竭，电子产品的实际应用也会对节能提出要求，消费者总是要求尽可能地延长便携式电子产品的待机时间，而由于系统能效偏低导致散热过多也极大地影响了一些产品的性能。因此，环境保护、经济效益和实际应用的需求是促进节能技术发展的三大因素。

    据统计，在全球的电能消耗中，电动机是当之无愧的能耗“大户”，它消耗了51%的电能，照明和空调紧随其后，分别消耗了19%和16%的电能，可能令人意想不到的是，在余下的14%中，用于信息的处理、传递和存储的电能竟占了绝大部分。Spansion(飞索半导体)公司媒体存储事 业 部 执 行 副 总 裁 HansWildenberg告诉《》记者，由于互联网的普及，从2000年到2005年，全球互联网数据中心的能耗翻了一番，从每年710亿千瓦时上升到超过1500亿千瓦时，目前全球互联网数据中心的耗电量竟已超过了伊朗、瑞典、土耳其等国全国的用电量。ADI(亚德诺)公司合伙人兼技术总监JonathanAudy则表示，在存放服务器的房间中，有40%的能耗是用于设备的冷却系统，因此，对这些设备来说，设备本身的能耗每节省1瓦，就可以同时节省0.67瓦用于冷却的能耗。

    作为科技界的“宠儿”，半导体技术责无旁贷地承担起“拯救北极熊”的任务。JonathanAudy认为，半导体技术的进步对于节能的重要意义至少体现在以下两个方面：通过产品设计和生产工艺的改进，可以有效地降低半导体器件自身的功耗；更重要的是，半导体芯片的使用，可以直接或间接地提高系统其他部件的能效，在能量的传递和使用的全过程中，半导体芯片通常可以起到监测、调节、优化和控制的作用。

    半导体企业各施所长

    为了应对能源危机，很多国家的政府和民间组织提出了节能环保标准和规范，如美国“能源之星”、“1瓦”计划、“80PLUS”等，半导体企业在注重满足消费者对产品功能和性能要求的同时，也不得不慎重考虑如何满足这些节能和环保的规范。

    针对互联网数据中心，Spansion公司开发了基于MirrorBit闪存技术的全新存储产品———EcoRAM，据HansWildenberg介绍，EcoRAM将帮助互联网数据中心服务器的能耗大幅下降75%，而且在同样的能耗条件下，存储容量为传统纯DRAM（动态随机存储器）型服务器的4倍。

    与此同时，半导体企业已经把节能的触角伸向了人们生活的细节之中。据测算，普通家庭从天然气烹饪转向感应加热，其能源消耗将减少50%，飞兆半导体推出的1200V场截止沟道IGBT(绝缘栅双极晶体管)系列器件，为电磁感应加热应用的系统设计人员提供了高效的解决方案。这些IGBT同时采用场截止结构和抗雪崩的沟道栅技术，可在传导损耗和开关损耗之间提供最佳权衡，从而获得最高的效率。飞兆半导体企业市场总监ClaudiaInnes在接受《》记者采访时表示，与传统的NPT(非穿透型)沟道IGBT器件相比，该方案可减小25%的导通损耗、8%的开关损耗，并大幅降低系统工作温度；由于冷却要求降低，系统可靠性将得以增强，系统总成本也将降低；此外，这些器件还内置了专为零电压开关(ZVS)技术而优化的快速恢复二极管(FRD)，减少了所需元件的数量。

    飞思卡尔半导体则在汽车节能领域具有优势，该公司为车辆提供先进的嵌入式控制器、传感器、动力管理组件和动力制动器。引擎控制技术也是飞思卡尔关注的领域，例如混合车辆控制和普通线路的柴油发动机管理已被该公司引入到新兴应用之中。

     解决方案增强节能效果

     除了为系统提供单一的节能芯片之外，目前全球领先的厂商也致力于为客户提供完整的高能效解决方案，从电源管理、数据转换、运算放大、接口电路及音视频系统等不同侧面提供经优化的芯片和专利技术。这样，系统的各个部件就能更有效地发挥其节能功效，从而取得“1+1>2”的效果。

    美国国家半导体公司就利用其PowerWise系列产品为多个领域的应用提供不同的系统解决方案。该公司亚太区电源产品市场总监黄汉基告诉本报记者，此类系统解决方案将集成公司的专利技术，以芯片或授权方式供客户使用。“为便于客户在性能与功耗之间合理取舍，美国国家半导体还制定了一套PowerWise性能指标，协助系统设计工程师更方便地比较不同模拟元件及子系统的能源效率，从而合理地进行选择。”黄汉基补充道。在便携式应用领域，PowerWise将为整机的显示器、射频系统、电源管理系统、照明系统、音频设备及多媒体系统提供节能产品；而在工业、通用照明及无线基础设施等领域，PowerWise解决方案也有优异的表现。

    恩智浦半导体的PC(个人电脑)电源高能效解决方案则是另一个例证。今年7月，该公司宣布其GreenChipPC芯片成功达到“80PLUSGold”对参考设计的认证要求，这将使PC台式机电源参考解决方案的整体效率达到90%以上。同目前普通台式电脑的平均功耗相比，使用该解决方案的台式电脑能够将能耗减少50%。恩智浦预计，如果有1.6亿台台式电脑使用了符合“80PLUSGold”认证要求的解决方案，就可以减少两亿吨二氧化碳的排放。

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