能源效率：半导体21世纪的挑战

　　从2008年到2018年，美国家庭数量预计将增长11%，整体电力增长预计仅增长6%，这主要是由于照明用电所消耗的能源降低了21%，这是居民用电的一大组成部分。7半导体技术对于提升先进的照明技术起到了重要的作用，控制常规荧光灯泡和发光二极管(LED)。LED本身就是半导体技术。

　　当我们的设备处于关断状态时，半导体技术能够帮助降低待机功耗，这包括外部电源所产生的功耗，例如：用于为无线电话提供电力的变压器。由于待机功耗随时都会产生，并且我们很多先进设备都会产生待机功耗，因此，估计待机功耗将占到居民能源消耗的5～10%。

　　随着“智能建筑”的出现(图4)，我们将逐渐感受到半导体技术所产生巨大影响。智能房屋从几年前的科幻小说变成了今天的现实，其主要有以下几个特点，例如：智能微处理器芯片控制房屋内的设备，给水系统，加热和空调系统。并且，普遍存在的传感器芯片既能够根据运动控制灯光照明，又能够保证居民的安全。智能房屋允许居民通过Internet联接的PC或者PDA来控制房间内大量的电子设备。

　　图4.智能房屋具有以下一些特点，例如：通过智能芯片控制房间内的家用电器、给水系统、加热以及空调系统。

　　智能房屋还配备有基于芯片技术的“智能仪表”，其能够与智能电网实现信息交互。通过对能源需求进行管理、降低能源浪费，这种信息交互能够实现更佳的能源利用率——例如：鼓励在非用电高峰用电，这样既降低了用电高峰的负载，又降低了使用成本。在某些实际情况下，消费者可以在用电高峰期间关闭一部分设施，作为交换，供电部门将为其提供更低的使用费用。另外，单位千瓦时的用电费用可以随着时间改变，这样消费者可以选择在低费率的时段使用。如果智能房屋配备了诸如太阳能这样的替代能源，还可以在用电高峰期间向电网供电，这样便可以进一步的平衡供需关系。

　　迈向智能能源的未来

　　未来40年内，半导体芯片将会催化一场重要的能源变革，涉及到发电、输送以及消耗领域。这场变革将会比20年前基于半导体芯片的互联网和无线通讯更加重要。半导体技术对于应对全球能源危机正在发挥着重要的作用，并且以一种对环境更为负责的态度平衡能源的需求和供应。半导体芯片持续发展将会进一步产生新的变革，例如：使替代能源，先进的智能电力网络以及电力驱动汽车成为可能，并得到普及。

　　快速采用先进技术来解决能源问题需要更多的研究经费以及对于环境学的研究，工业界、政府以及研究所之间技术的合作。我们需要采取全面的公共政策，包括对制造业和消费者进行税收和其它激励政策;联邦政府、州和地区政府使用高能源效率的产品;增加政府对基础研究的经费支持。如果我们激进的追求“智能能源”，我们将会像发明蒸汽机、内燃机那样产生一次历史性的变革。