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堅持高質量發(fā)展、走綠色低碳之路，成為中國經濟社會發(fā)展的共識。今年全國兩會政府工作報告指出，要推動發(fā)展方式綠色轉型，推動重點領域節(jié)能降碳。去年年底，中共中央、國務院印發(fā)的《擴大內需戰(zhàn)略規(guī)劃綱要（2022－2035年）》中也提到，大力倡導綠色低碳消費，推進制造業(yè)高端化、智能化、綠色化。
綠色低碳涵蓋的范圍非常深遠，數字化轉型中的節(jié)能減排、交通領域的低碳化發(fā)展、工業(yè)領域和城市建筑的綠色節(jié)能……都是當前打造低碳社會的重點。而在這些領域的發(fā)展過程中，半導體技術都有著大量發(fā)揮空間——功率器件和電源管理是各類系統(tǒng)電氣化的硬件基礎，處理器和各種數字類芯片可以提升電氣系統(tǒng)的智能化水平與效率。打造低碳社會既是半導體企業(yè)的市場機會，也是產業(yè)發(fā)展的重要一環(huán)，綠色芯片正迎來春天。
半導體技術助力社會綠色轉型
今年全國兩會上，“綠色低碳”再次成為代表委員熱議的關鍵詞。全國人大代表、中興通訊高級副總裁苗偉認為，數字經濟要實現高質量發(fā)展，需要與綠色經濟深度融合，充分協(xié)同?！皵底只梢猿浞种崿F‘碳達峰、碳中和’目標，并提高全要素生產率。從企業(yè)層面看，數字化和低碳化協(xié)同，可直接實現降本增效?！?/p>
半導體技術作為現代科技的底層基礎與核心，在此過程中發(fā)揮的作用不可忽視。英特爾中國研究院院長宋繼強就指出，在半導體產品的整個生產制造過程中需要消耗大量能源，通過對半導體生產過程的綠色化，可以減少碳足跡，減少對環(huán)境有害的排放。更重要的是，在整個社會的數字化轉型過程中，半導體技術還可以有效推進生產生活方式的轉型升級，減少能源消耗，降低有害排放，是綠色轉型的一大助力。“在碳達峰和碳中和領域，半導體技術有著很強的關聯性，需要我們通過技術創(chuàng)新解決未來爆發(fā)式增長的能耗需求。”宋繼強說。
意法半導體副總裁、企業(yè)可持續(xù)發(fā)展主管Jean-Louis也指出，在幫助世界解決環(huán)境社會挑戰(zhàn)中，半導體技術可以發(fā)揮關鍵作用。“我們可以在混動汽車、電動汽車、基礎設施，以及所有使用功率器件的應用領域中看到這種影響。以射頻信號傳輸為例，功耗越低，能效越高。功率轉換效率對于太陽能和電池供電等新能源應用的推廣應用至關重要。”
值得注意的是，對半導體行業(yè)來說，在社會不斷加速向低碳化發(fā)展的過程中，有著大量的商業(yè)機會，但這又不僅僅是商業(yè)機會那么簡單。因為踐行綠色低碳本身也是整個半導體行業(yè)企業(yè)的社會責任。ADI中國區(qū)銷售副總裁趙傳禹強調，作為高科技發(fā)展的核心基礎領域，半導體行業(yè)責無旁待。企業(yè)應發(fā)揚自身優(yōu)勢，遵循可持續(xù)發(fā)展框架，才能推動構建可持續(xù)未來。
2030年數據中心處理器能效將提升10倍
新一輪科技革命是以人工智能、大數據、區(qū)塊鏈、物聯網等數字技術為主導進行的一場產業(yè)革命。但是與數字化相伴而生的是巨大的能源消耗。數據中心的功耗非常巨大，動輒兆瓦起步。因此，提升數據中心的能效比是實現數字化的核心，也是實現綠色低碳與高質量發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成。
資料顯示，數據中心的耗能主要來源于IT設備、配電系統(tǒng)和暖通空調系統(tǒng)等幾個部分。其中，IT設備系統(tǒng)占比50%以上。通過半導體技術可以有效降低數據中心的設備能耗。英特爾公司副總裁、英特爾中國區(qū)公司事務總經理周兵表示，這些年英特爾在處理器的節(jié)能減耗上做了大量工作。2021年英特爾發(fā)布的第三代至強處理器，與2019年基線水平相比，產品能效提高1.48倍。
去年，英特爾還與合作伙伴共同發(fā)布了《綠色數據中心創(chuàng)新實踐——冷板液冷系統(tǒng)設計參考》，推動數據中心的綠色發(fā)展進程。該項技術針對中央處理器CPU采用了創(chuàng)新設計的歧管型單相/兩相液冷水冷板散熱系統(tǒng)，可以使CPU芯片表面的溫度分布明顯改善，可以有效降低整機功耗，提高能源利用效率。
據了解，數據中心的綜合能耗從2010年之前到現在已經下降了80%以上，處理器端的節(jié)能降耗發(fā)揮了重要作用?！拔覀冞€計劃在2030年前，將客戶端和服務器微處理器的產品能源效率提升10倍，盡最大努力減少碳排放?！敝鼙硎?。
新能源汽車續(xù)航超500公里走進現實
新能源汽車成為汽車行業(yè)綠色升級的重要抓手。從2012年我國出臺實施《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》以來，新能源汽車銷售的年均復合增長率達到87%，累計推廣新能源汽車近1600萬輛，市場占有率達到25.6%。這對實現碳達峰、碳中和目標具有重要意義。
從半導體角度來看，早期一輛燃油車涉及半導體用量約三四百美元，智能新能源車已經提升到一千五百美元甚至是更高?！艾F在汽車進入了電動化、智能化時代，半導體技術在汽車應用中的需求變得更多、作用更大?！壁w傳禹指出。
奇點汽車副總裁趙強表示，續(xù)航里程、安全性和成本是推進新能源汽車發(fā)展的主要方面。而解決里程焦慮、充電難等問題，半導體行業(yè)同樣有著很大的發(fā)揮空間。比如通過電池管理實現快速充電，通過能源管理提高續(xù)航里程，許多芯片企業(yè)均推出相關解決方案。
目前新能源汽車能夠達到續(xù)航里程500多公里，要想提高續(xù)航里程，如果直接加大電池容量，往往又會帶來成本、安全性和車輛自重增加等問題。趙傳禹表示，完整的電池管理系統(tǒng)芯片解決方案有助于改善這些痛點，如ADI BMS電池管理技術能夠確保電池的最大可用容量和安全可靠運行，在安全的前提下最大程度地使用電池儲存的能量等。
在此前的采訪中，意法半導體亞太區(qū)功率分立和模擬產品器件部區(qū)域市場和應用副總裁沐杰勵強調了充電基礎設施的重要性。他指出，隨著新能源汽車使用率提高，消費者對方便、快速充電的需求也越來越高，因此需要擴大基礎設施建設，增加充電站數量并提供更快的充電服務。完整的充電站生態(tài)系統(tǒng)、先進的功率技術和碳化硅等新材料是新能源汽車產業(yè)的重點發(fā)展方向。先進的功率技術和新材料在新能源汽車中起著重要作用。先進功率技術包括硅基車規(guī)低電壓/高電壓MOSFET、車規(guī)級Trench IGBT及模組，新型材料器件主要是碳化硅及模組。這些先進技術是新能源汽車的起動發(fā)電一體機系統(tǒng)、車載充電器/DC-DC轉換器和驅動電機逆變器的核心技術。
寬禁帶半導體能量損失可降低50%以上
以氮化鎵、碳化硅為代表的寬禁帶半導體具有耐高溫、耐高壓、高頻率、大功率等優(yōu)勢，相比硅器件可降低50%以上的能量損失，并減小75%以上的裝備體積，同樣是助力社會節(jié)能減排，實現碳達峰與碳中和目標的重要發(fā)展方向。
Jean-Louis表示，隨著低碳行動不斷展開，市場對工業(yè)領域以及城市基礎設施的綠色節(jié)能需求日益提高。在這一持續(xù)的轉型中，寬禁帶半導體展示出越來越高的重要性，開發(fā)出安全、可擴展、可靠的解決方案。
在太陽能光伏領域，寬禁帶器件可以支持更多太陽能電池和更高的功率，提高光伏模組的成本優(yōu)勢。以前，太陽能電池板的控制器與其余組件是分開安裝的，現在可以都安裝在電池板內，在提高產品可靠性和能效的同時降低了價格。在工業(yè)應用領域，碳化硅MOSFET和碳化硅二極管額定電壓達到650V或1200V，可以承受最高的200oC的結溫，有效支撐了工業(yè)和汽車領域的節(jié)能降耗，可以提供性能更優(yōu)越的解決方案。更加小型化的碳化硅能夠集成到 DC-DC轉換器和配電單元內，減小了電動汽車的車載充電器和電池管理器件的尺寸，可以推動經濟型電動汽車的普及。
總之，隨著社會的發(fā)展綠色低碳成為當今全球主旋律。世界經濟論壇（WEF）最新發(fā)布的《2023年全球風險報告》中指出，長期來看，全球面臨的最大風險就是氣候變化。全球必須在未來十年更有效地合作減緩和適應氣候變化?！啊?a class="article-link" target="_blank" href="/tag/%E5%BC%80%E6%BA%90/">開源’與‘節(jié)流’并舉，改變我們的能源獲取和消費方式，可以有效加速社會經濟綠色低碳發(fā)展。”趙傳禹強調，“半導體技術與這兩者都有著密切關系。”
