能源效率:半导体21世纪的挑战(1)

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全球能源需求量的增长率已经远远高于传统能源的供应,但是,半导体行业能够帮助改善能源生产、输送以及消耗环节的效率。

  从远古时代开始,能源就已经成为文明进步的主要推动力。我们的祖先发现火能够使他们免于掠食者的伤害,温暖他们居住的山洞,烹调事物以及扩展居住范围。火是人类从石器时代向青铜时代过渡的关键因素,同样对于18世纪出现的工业革命以及现代社会都是至关重要的,人类通过蒸气机将热能转化成机械能。古代埃及人使用石油作为燃料,马可波罗将“黑石”(煤)从中国带回了欧洲。

  人类对于石油驱动的交通工具以及煤炭驱动的电力工业的依赖已经很长时间了。例如:当前美国90%以上的能源消耗来自非可再生资源。尽管全球不断加强对于清洁和可再生资源的关注,仍然需要投入更多的研发力量才能使这种替代能源成为主流。科学技术对于提高当前能源利用效率,并将可替代能源从实验室转变到全球范围的应用起着关键性的作用。

  全球能源面临的挑战

  全球能源需求的增长比供给——我们通常所说的化石燃料——的提高要快得多。美国能源部门预测全球能源需求量将以40%的速度增长,到2030年达到700quadrillionBTU(1015英国

  热量单位)。1这种需求的不断提高由很多因素决定,包括新兴国家的经济繁荣。例如:中国每年新增发电量为50~80GW,这几乎相当于英国全年的发电量。

  能源需求量的增长对于经济、环境还有外交政策都提出了挑战。全球能源问题需要一个国际性的广泛的策略来寻求解决方案。这些努力来自政府以及不同行业的公司企业。学术界和研究所也发挥了重要的作用,这是因为我们所面临的这些挑战需要前所未有的新方法才能解决。由于我们所面临的挑战严峻且迫切,因此,需要协调各方面的努力,从而避免不必要的浪费。

  策略主要着眼于:

  •提高可再生资源在发电领域的使用率。

  •通过优化电力网络改善电力输送的效率。

  •提高工厂、建筑、设备、计算机、汽车以及其它产品的效率,从而降低耗电量。

  科学技术在上述各个领域中起到了核心作用,让我们能够“消耗更少的能源,做更多的事情”,这样人类便不会因为能源问题降低对美好生活的追求。最近几十年内,半导体芯片几乎成为所有领域创新背后的推动力。自1978以来,IC使汽车的效率提高了40%,民用飞机的效率提高了121%,照明领域提高了339%,而计算机系统更是提高了惊人的3,000,000%。2因此,与系统和服务供应商一起,半导体行业在全球能源问题方面能够起到非常重要的作用。

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