全世界對能源的需求增長迅猛。隨著電氣化逐步滲透進(jìn)世界各地的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品與服務(wù),不斷發(fā)展的數(shù)字化進(jìn)程成為推動能源需求快速增長的主要催化劑
而物聯(lián)網(wǎng)(IoT)更是這股風(fēng)潮的核心推手。據(jù)估算,2017年全球市場約有84億互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備,。到2020年這一數(shù)字將增至200億.
伴隨互聯(lián)網(wǎng)連接速率的提高,信息量勢必越來越大,這些與日俱增的數(shù)據(jù)信息全部由世界各地的數(shù)據(jù)中心存儲管理。目前,全球數(shù)據(jù)中心排放的溫室氣體已經(jīng)占據(jù)全球總排放量的2%,與整個航空業(yè)不相上下。
在此情況下,我們究竟該如何應(yīng)對急劇增長的電力需求?或許功率器件可以成為一個突破口,為節(jié)能減排做出巨大貢獻(xiàn)。
如今,功率器件在我們的日常生活中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,被廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品及數(shù)字設(shè)備。和人們?nèi)粘J褂玫男」ぞ呒半娖髦械牡凸陌雽?dǎo)體不同,功率器件主要用于電力電子領(lǐng)域中的各種高功率設(shè)備。
舉例來看,電動火車供電、電動汽車運轉(zhuǎn)、將太陽能和風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能、以及高壓直流系統(tǒng)連接都離不開功率器件。
另外,功率器件還可以幫助我們節(jié)省能源。
和目前常用的低效、笨重的開關(guān)不同,功率器件可以通過切換電路來控制電流,從而取代開關(guān)。據(jù)預(yù)測,隨著功率電子元器件不斷發(fā)展,人類社會的能源效率有望不斷提升,到2050年,功率器件將幫助我們切實減少能耗,從而將溫室氣體排放量削減80%以上。
從物流無人機(jī)到醫(yī)療機(jī)器人,洶涌的數(shù)字化浪潮將把功率器件帶入更加廣泛的行業(yè)和新興應(yīng)用領(lǐng)域。預(yù)計到2025年,全球物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量將超過750億,屆時功率器件在新興領(lǐng)域中發(fā)揮的節(jié)能功效必然會變得越發(fā)重要。
全球功率器件研發(fā)權(quán)威--丹麥技術(shù)學(xué)院電力和能源中心教授瓦希利奧·G·艾吉利迪表示:“所有這些解決方案、服務(wù)和產(chǎn)品都需要依托于功率半導(dǎo)體和功率電子元器件。所以,我們只能希望這些技術(shù)擁有無限的發(fā)展前景,它們將把我們的生活變得更美好,更愉悅,也更健康。”
轉(zhuǎn)換思維,與時俱進(jìn)
現(xiàn)如今,可配置性、耐用性及最重要的能源效率已成為評估功率器件的主要指標(biāo)。
這意味著全球功率電子元器件制造商需要順應(yīng)時代發(fā)展、轉(zhuǎn)換思維,不能再僅僅專注于提高處理能力,而必須將更多精力投注到提高功率電子元器件的能源效率上。
現(xiàn)在,功率電子元器件制造商都在努力改進(jìn)技術(shù)、材料、工藝、器件架構(gòu),并推進(jìn)技術(shù)優(yōu)化,以實現(xiàn)更優(yōu)的能源效率。
雖然提高單個功率半導(dǎo)體的效率也可以節(jié)省大量能源,但我們絕不能將其孤立地看待。
功率電子元器件是一種極其復(fù)雜的跨學(xué)科產(chǎn)品,它們在社會中發(fā)揮的作用不容小覷。如果我們能夠切實提高功率器件的能源效率,那么,我們就可以在整個能源周期中推進(jìn)節(jié)能工作。
艾吉利迪教授指出:“毫無疑問,功率電子元器件技術(shù)及其實際應(yīng)用可以幫助我們建造更優(yōu)越的社會基礎(chǔ)設(shè)施。不過,就像其他任何技術(shù)一樣,各行各業(yè)都必須在一定程度上了解這種技術(shù),并就如何應(yīng)用、如何將其整合到社會基礎(chǔ)設(shè)施當(dāng)中制定出一套切實可行的戰(zhàn)略?!?
換言之,使用功率器件的公司必須理解功率器件在其生產(chǎn)流程中扮演的角色,并能正確地加以應(yīng)用。例如,東芝正在嘗試全方位把握功率電子元器件,使其涵蓋整個電力供應(yīng)流程。從發(fā)電到輸配電,東芝致力于全面提升功率電子元器件的能源效率。
正如近期出現(xiàn)的更全面的“芯片到服務(wù)”模式,這樣的創(chuàng)新也昭示了全新的未來,屆時功率電子元器件將從數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)移至“移動邊緣”。因此,得益于功率器件,市場上也將涌現(xiàn)出大量傳統(tǒng)高功率設(shè)備與新型基于物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用程序,以實現(xiàn)能源效率的有效提升
從設(shè)備到數(shù)據(jù)中心,功率器件將協(xié)助我們進(jìn)一步推進(jìn)節(jié)能工作,讓我們的社會走向可持續(xù)發(fā)展,并實現(xiàn)前所未有的廣域互聯(lián)。