聯(lián)合國氣候變化峰會在哥本哈根召開之后，提高能效，減少溫室氣體排放成為全球矚目的焦點。倡導綠色科技，促進環(huán)境和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展已不再是口號，而正在成為半導體廠商需要認真思考并采取相應行動的責任和義務。
4月26日開幕、為期一周的2010 Globalpress電子峰會上，我們看到可再生能源、低功耗方案等綠色科技的話題成為了主導。不論是我們熟悉的美國國家半導體，還是歷史不長的Silego公司，很多與會廠商都對綠色科技表現(xiàn)出了極大的熱情，并和記者分享了相關行業(yè)趨勢和解決方案。
可再生能源備受關注
目前，各國政府都在大力推進可再生能源科技創(chuàng)新，大力發(fā)展可再生能源產業(yè)，不斷提高水能、風能、太陽能等可再生能源在能源結構中的比重，以實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
以美國為例，美國太陽能工業(yè)協(xié)會公布的數(shù)據(jù)顯示，2009年美國太陽能市場規(guī)模同比增長37%，新安裝太陽能發(fā)電能力481MW。2009年美國政府支持太陽能產業(yè)的政策包括，從總額為7870億美元的經(jīng)濟刺激計劃中撥款4.67億美元，用于促進太陽能和地熱能的開發(fā)和使用；為幫助太陽能產業(yè)有關企業(yè)渡過難關，美國能源部為其提供5.35億美元的貸款擔保等，這些都是美國太陽能光伏市場穩(wěn)步增長的重要保障。
日本鼓勵太陽能發(fā)電的政策惠及每個家庭和企業(yè)：住宅用每個家庭每人可以按照每瓦7萬日元獲得補貼，平均每個家庭是21萬日元左右；對于企事業(yè)單位，補貼金額是引入發(fā)電成本的1/3，如果與地方政府合作實施一些太陽能發(fā)電的項目，則可以獲得相當于成本1/2的補貼。
我國目前也正向太陽能、風能、核能等清潔能源項目投入數(shù)以億計的資金，以降低其溫室氣體的排放量。隨著可再生能源產業(yè)的快速發(fā)展，現(xiàn)有的電網(wǎng)等基礎設施和管理體系與可再生能源發(fā)電大規(guī)模接入、遠距離輸送等不適應的問題日益突出。今年年初，我國政府對《中華人民共和國可再生能源法》進行了修改，以進一步促進我國可再生能源的開發(fā)利用，增加能源供應，改善能源結構，保障能源安全，保護環(huán)境，從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
對于中國可再生能源市場，各大廠商都非常重視。美國國家半導體就表示其已在深圳設立了設計中心，密切關注中國的相關政策，為這一市場提供解決方案。
當有記者問到：如果沒有政策的支持，誰會花大價錢采用可再生能源呢？與會的企業(yè)發(fā)言人都表示，合理的制度能夠有效的推動可再生能源的推廣。
以日本為例，日本政府從去年2月起頒布了一個新的買電制度，對太陽能發(fā)電帶來的一些剩余的電力可以由電力公司進行回收。價格是成本的2倍，這個措施將會實施10年。
針對太陽能光伏發(fā)電，美國國家半導體再生能源市場總監(jiān)Ralf Muenster在本次會議上著重介紹了該公司2009年新推出的SolarMagic電源管理技術。這一技術可為太陽能光伏電池板補償因為局部或短時間被陰影遮蔽造成的發(fā)電量下跌，從而為系統(tǒng)挽回高達57%的電量損失。
據(jù)介紹，美國加州奧克蘭市一棟已安裝太陽能系統(tǒng)的住宅采用了SolarMagic電源優(yōu)化器后，增加了22.6%的發(fā)電量。這套30kW的太陽能系統(tǒng)裝設在名為“橡樹街山丘之家”住宅的屋頂上，該住宅共有39戶，于2005年落成，整棟住宅采用可循環(huán)使用及天然的建筑材料建造而成，非常注重環(huán)保。
Ralf Muenster表示：“現(xiàn)實世界的實際環(huán)境問題，如陰影遮蔽、電池板老化及搭配失當?shù)�，都會大幅降低太陽能系統(tǒng)的發(fā)電量。為太陽能系統(tǒng)加裝SolarMagic電源優(yōu)化器可以確保系統(tǒng)能充分發(fā)揮其效能。‘橡樹街山丘之家’加設SolarMagic電源優(yōu)化器之后，系統(tǒng)效能更大幅提升，同一電池板的發(fā)電量可以提高22.6%，太陽能系統(tǒng)變得更具成本效益�！�
低功耗產品成為主導
包括SolarMagic在內，此次峰會上亮相的大多數(shù)產品和技術都體現(xiàn)了低功耗的綠色科技。
Silego公司成立于2001年，曾在德勤的“硅谷高科技高成長50強”評選中獲得“明日之星”獎項，這一獎項授予快速成長的初創(chuàng)公司。該公司現(xiàn)已成為全球最大的筆記本電腦和上網(wǎng)本時鐘方案提供商，他們的愿景是為打造“綠色世界”提供高能效的混合信號IC。在本次峰會上發(fā)布的3款新產品將把Silego從其起家的筆記本電腦市場帶入通用產品市場，它們分別是GreenPAK和GreenSAK混合信號FPGA、N溝道MOSFET驅動器GreenFET，以及DDR3寄存器IC GreenDDR3。
Silego Green（綠色）產品系列的目標是全面降低系統(tǒng)的成本、尺寸和功耗。該系列2009年的出貨量為1300萬，約占總量的15%。而2010年這一產品系列將不斷擴充，出貨量預計可達1億2千萬，占總出貨量的比例將提高到56%。
高能效的嵌入式設計不僅能夠使消費者節(jié)省電費開支，同時還能降低電網(wǎng)的負荷，減少購買電子產品后的擁有成本，特別是電池供電的設備，延長電池的使用壽命也意味著減少廢電池對環(huán)境造成的污染。Silicon Laboratories公司副總裁Mark Thompson表示，當前的嵌入式設計需要納安（nA）級功耗。
針對便攜式設計和其他強調省電的嵌入式系統(tǒng)，如智能儀表、RFID標簽和個人醫(yī)療設備等，Silicon Laboratories在2009年推出了超低功耗MCU系列C8051F91x/0x。該器件提供極低的工作模式電流（160μA/MHz），可大幅節(jié)省系統(tǒng)工作時的電力。在睡眠模式中，不論是有實時時鐘和低壓檢測電路（300nA）工作，還是沒有實時時鐘和低壓檢測電路（10nA）工作的情況下，均能保持RAM全部內容。
如何滿足對帶寬越來越高的需求？Altera公司高級市場副總裁Danny Biran認為，更高的處理能力才能滿足這一需求，不過，現(xiàn)在功耗已經(jīng)成為比價格和性能都更為重要的指標，我們需要關注的要比摩爾定律更多，要能夠提供不以犧牲低功耗為代價的高性能解決方案。以視頻處理為例，如果從標清提高到4K*2K超高清方案，DSP的性能就要從每幀0.4M像素提高25倍，達到每幀10M像素，處理器精度要從9位×9位提高到18位×18位。這時，采用可變精度的DSP方案就能夠比傳統(tǒng)固定精度的方案節(jié)省高達2/3的資源。
Altera開發(fā)的精度可調DSP模塊是Stratix V FPGA體系結構的一部分，在編譯時可以采用18位模式或者高精度模式來配置每一模塊。在一個精度可調的DSP模塊中，Stratix V FPGA能夠在每一模塊基礎上支持從9位×9位到單精度浮點的各種精度范圍。這樣，可以不受FPGA體系結構的限制，在每一級DSP數(shù)據(jù)通路上使用最佳精度。這種精度可調的特性不僅能帶來更好的系統(tǒng)性能，還能實現(xiàn)更低的功耗。
高性能計算和數(shù)據(jù)中心的互連密度持續(xù)增加，在高數(shù)據(jù)速率時線纜就會發(fā)生信號被極度衰減產生嚴重形變，以至于系統(tǒng)根本無法可靠將其還原等棘手的難題。
Intersil于2009年收購的Quellan公司就致力于為數(shù)據(jù)中心提供高性能有源線纜互連方案，他們推出的Q:Active芯片能夠在延長傳輸距離、提升傳輸速率的同時有效降低功耗。該芯片能夠被整合到線纜總成的每一端，通過放大信號并降低噪聲，顯著縮小了線纜規(guī)格并延長了傳輸距離，采用該技術后，能傳輸?shù)木嚯x達到原線纜的3倍。
打造綠色產業(yè)鏈
晶圓廠也是實現(xiàn)綠色產業(yè)鏈的關鍵環(huán)節(jié)之一。據(jù)三星半導體晶圓代工副總裁Ana Hunter介紹，采用低功耗晶圓加工工藝，在32nm/28nm的產品中動態(tài)功耗和漏電流都將有相當程度的降低，從而實現(xiàn)總體的更低功耗。在制造過程中，三星遵循了4R原則，即降低（Reduce）、重用（Reuse）、循環(huán)（Recycle）和節(jié)制（Refrain）。到2013年為止，三星還將投入43億美元用于綠色技術的研發(fā)、綠色設備的采用和綠色產品的開發(fā)，并實現(xiàn)半導體和LCD產品線的排放再降低50%。
Gartner最新研究表明，由于受限于有害物質使用的政策指導，實施無鉛焊接技術已耗費超過350億美元。登記、評估、許可與限制化學品議案也可能會花費高達5至6億美元來實施。
半導體行業(yè)需要在綠色和利潤之間做出平衡，有些投入是必須增加的。隨著新材料、工藝和設備的研發(fā)，先進的解決方案能夠在降低對環(huán)境影響同時提高能效并降低成本。中國企業(yè)要想走向國際市場，就要沖破綠色貿易壁壘，將綠色科技貫穿從設計到生產制造等各個環(huán)節(jié)，此次峰會上與會廠商很多成功的經(jīng)驗值得我們借鑒和學習。
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