本文来自中国电子报、电子信息产业网，作者/陈炳欣。
坚持高质量发展、走绿色低碳之路，成为中国经济社会发展的共识。今年全国两会政府工作报告指出，要推动发展方式绿色转型，推动重点领域节能降碳。去年年底，中共中央、国务院印发的《扩大内需战略规划纲要（2022－2035年）》中也提到，大力倡导绿色低碳消费，推进制造业高端化、智能化、绿色化。
绿色低碳涵盖的范围非常深远，数字化转型中的节能减排、交通领域的低碳化发展、工业领域和城市建筑的绿色节能……都是当前打造低碳社会的重点。而在这些领域的发展过程中，半导体技术都有着大量发挥空间——功率器件和电源管理是各类系统电气化的硬件基础，处理器和各种数字类芯片可以提升电气系统的智能化水平与效率。打造低碳社会既是半导体企业的市场机会，也是产业发展的重要一环。
半导体成低碳绿色发展的底层技术
今年全国两会上，“绿色低碳”再次成为代表委员热议的关键词。全国人大代表、中兴通讯高级副总裁苗伟认为，数字经济要实现高质量发展，需要与绿色经济深度融合，充分协同。“数字化可以充分助力实现‘碳达峰、碳中和’目标，并提高全要素生产率。从企业层面看，数字化和低碳化协同，可直接实现降本增效。”
半导体技术作为现代科技的底层基础与核心，在此过程中发挥的作用不可忽视。英特尔中国研究院院长宋继强就指出，在半导体产品的整个生产制造过程中需要消耗大量能源，通过对半导体生产过程的绿色化，可以减少碳足迹，减少对环境有害的排放。更重要的是，在整个社会的数字化转型过程中，半导体技术还可以有效推进生产生活方式的转型升级，减少能源消耗，降低有害排放，是绿色转型的一大助力。“在碳达峰和碳中和领域，半导体技术有着很强的关联性，需要我们通过技术创新解决未来爆发式增长的能耗需求。”宋继强说。
意法半导体副总裁、企业可持续发展主管Jean-Louis也指出，在帮助世界解决环境社会挑战中，半导体技术可以发挥关键作用。“我们可以在混动汽车、电动汽车、基础设施，以及所有使用功率器件的应用领域中看到这种影响。以射频信号传输为例，功耗越低，能效越高。功率转换效率对于太阳能和电池供电等新能源应用的推广应用至关重要。”
值得注意的是，对半导体行业来说，在社会不断加速向低碳化发展的过程中，有着大量的商业机会，但这又不仅仅是商业机会那么简单。因为践行绿色低碳本身也是整个半导体行业企业的社会责任。ADI中国区销售副总裁赵传禹强调，作为高科技发展的核心基础领域，半导体行业责无旁待。企业应发扬自身优势，遵循可持续发展框架，才能推动构建可持续未来。
2030年数据中心处理器能效将提升10倍
新一轮科技革命是以人工智能、大数据、区块链、物联网等数字技术为主导进行的一场产业革命。但是与数字化相伴而生的是巨大的能源消耗。数据中心的功耗非常巨大，动辄兆瓦起步。曾有一个很形象的比喻——开一个超级数据计算中心能“吃掉”半个核电站的电能。因此，提升数据中心的能效比是实现数字化的核心，也是实现绿色低碳与高质量发展战略的重要组成。
资料显示，数据中心的耗能主要来源于IT设备、配电系统和暖通空调系统等几个部分。其中，IT设备系统占比50%以上。通过半导体技术可以有效降低数据中心的设备能耗。英特尔公司副总裁、英特尔中国区公司事务总经理周兵表示，这些年英特尔在处理器的节能减耗上做了大量工作。2021年英特尔发布的第三代至强处理器，与2019年基线水平相比，产品能效提高1.48倍。
去年，英特尔还与合作伙伴共同发布了《绿色数据中心创新实践——冷板液冷系统设计参考》，推动数据中心的绿色发展进程。该项技术针对中央处理器CPU采用了创新设计的歧管型单相/两相液冷水冷板散热系统，可以使CPU芯片表面的温度分布明显改善，可以有效降低整机功耗，提高能源利用效率。
据了解，数据中心的综合能耗从2010年之前到现在已经下降了80%以上，处理器端的节能降耗发挥了重要作用。“我们还计划在2030年前，将客户端和服务器微处理器的产品能源效率提升10倍，尽最大努力减少碳排放。”周兵表示。
新能源汽车续航超500公里走进现实
新能源汽车成为汽车行业绿色升级的重要抓手。从2012年我国出台实施《节能与新能源汽车产业发展规划》以来，新能源汽车销售的年均复合增长率达到87%，累计推广新能源汽车近1600万辆，市场占有率达到25.6%。这对实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。
从半导体角度来看，早期一辆燃油车涉及半导体用量约三四百美元，智能新能源车已经提升到一千五百美元甚至是更高。“现在汽车进入了电动化、智能化时代，半导体技术在汽车应用中的需求变得更多、作用更大。”赵传禹指出。
奇点汽车副总裁赵强表示，续航里程、安全性和成本是推进新能源汽车发展的主要方面。而解决里程焦虑、充电难等问题，半导体行业同样有着很大的发挥空间。比如通过电池管理实现快速充电，通过能源管理提高续航里程，许多芯片企业均推出相关解决方案。
目前新能源汽车能够达到续航里程500多公里，要想提高续航里程，如果直接加大电池容量，往往又会带来成本、安全性和车辆自重增加等问题。赵传禹表示，完整的电池管理系统芯片解决方案有助于改善这些痛点，如ADI BMS电池管理技术能够确保电池的最大可用容量和安全可靠运行，在安全的前提下最大程度地使用电池储存的能量等。
在此前的采访中，意法半导体亚太区功率分立和模拟产品器件部区域市场和应用副总裁沐杰励强调了充电基础设施的重要性。他指出，随着新能源汽车使用率提高，消费者对方便、快速充电的需求也越来越高，因此需要扩大基础设施建设，增加充电站数量并提供更快的充电服务。完整的充电站生态系统、先进的功率技术和碳化硅等新材料是新能源汽车产业的重点发展方向。先进的功率技术和新材料在新能源汽车中起着重要作用。先进功率技术包括硅基车规低电压/高电压MOSFET、车规级Trench IGBT及模组，新型材料器件主要是碳化硅及模组。这些先进技术是新能源汽车的起动发电一体机系统、车载充电器/DC-DC转换器和驱动电机逆变器的核心技术。
宽禁带半导体能量损失可降低50%以上
以氮化镓、碳化硅为代表的宽禁带半导体具有耐高温、耐高压、高频率、大功率等优势，相比硅器件可降低50%以上的能量损失，并减小75%以上的装备体积，同样是助力社会节能减排，实现碳达峰与碳中和目标的重要发展方向。
Jean-Louis表示，随着低碳行动不断展开，市场对工业领域以及城市基础设施的绿色节能需求日益提高。在这一持续的转型中，宽禁带半导体展示出越来越高的重要性，开发出安全、可扩展、可靠的解决方案。
在太阳能光伏领域，宽禁带器件可以支持更多太阳能电池和更高的功率，提高光伏模组的成本优势。以前，太阳能电池板的控制器与其余组件是分开安装的，现在可以都安装在电池板内，在提高产品可靠性和能效的同时降低了价格。在工业应用领域，碳化硅MOSFET和碳化硅二极管额定电压达到650V或1200V，可以承受最高的200ºC的结温，有效支撑了工业和汽车领域的节能降耗，可以提供性能更优越的解决方案。更加小型化的碳化硅能够集成到DC-DC转换器和配电单元内，减小了电动汽车的车载充电器和电池管理器件的尺寸，可以推动经济型电动汽车的普及。
总之，随着社会的发展绿色低碳成为当今全球主旋律。世界经济论坛（WEF）最新发布的《2023年全球风险报告》中指出，长期来看，全球面临的最大风险就是气候变化。全球必须在未来十年更有效地合作减缓和适应气候变化。“‘开源’与‘节流’并举，改变我们的能源获取和消费方式，可以有效加速社会经济绿色低碳发展。”赵传禹强调，“半导体技术与这两者都有着密切关系。”
