全世界對能源的需求增長(cháng)迅猛。隨著(zhù)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)展的數字化進(jìn)程成為推動(dòng)能源需求快速增長(cháng)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。據估算,2017年全球市場(chǎng)約有84億互聯(lián)網(wǎng)連接設備,。到2020年這一數字將增至200億.
伴隨互聯(lián)網(wǎng)連接速率的提高,信息量勢必越來(lái)越大,這些與日俱增的數據信息全部由世界各地的數據中心存儲管理。目前,全球數據中心排放的溫室氣體已經(jīng)占據全球總排放量的2%,與整個(gè)航空業(yè)不相上下。
在此情況下,我們究竟該如何應對急劇增長(cháng)的電力需求?或許功率器件可以成為一個(gè)突破口,為節能減排做出巨大貢獻。
如今,功率器件在我們的日常生活中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用,被廣泛應用于各類(lèi)電子產(chǎn)品及數字設備。和人們日常使用的小工具及電器中的低功耗半導體不同,功率器件主要用于電力電子領(lǐng)域中的各種高功率設備。
舉例來(lái)看,電動(dòng)火車(chē)供電、電動(dòng)汽車(chē)運轉、將太陽(yáng)能和風(fēng)能轉化為電能、以及高壓直流系統連接都離不開(kāi)功率器件。
另外,功率器件還可以幫助我們節省能源。
和目前常用的低效、笨重的開(kāi)關(guān)不同,功率器件可以通過(guò)切換電路來(lái)控制電流,從而取代開(kāi)關(guān)。據預測,隨著(zhù)功率電子元器件不斷發(fā)展,人類(lèi)社會(huì )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(shí)減少能耗,從而將溫室氣體排放量削減80%以上。
從物流無(wú)人機到醫療機器人,洶涌的數字化浪潮將把功率器件帶入更加廣泛的行業(yè)和新興應用領(lǐng)域。預計到2025年,全球物聯(lián)網(wǎng)設備數量將超過(guò)750億,屆時(shí)功率器件在新興領(lǐng)域中發(fā)揮的節能功效必然會(huì )變得越發(fā)重要。
全球功率器件研發(fā)權威--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(wú)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?!?
轉換思維,與時(shí)俱進(jìn)
現如今,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。
這意味著(zhù)全球功率電子元器件制造商需要順應時(shí)代發(fā)展、轉換思維,不能再僅僅專(zhuān)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,并推進(jìn)技術(shù)優(yōu)化,以實(shí)現更優(yōu)的能源效率。
雖然提高單個(gè)功率半導體的效率也可以節省大量能源,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雜的跨學(xué)科產(chǎn)品,它們在社會(huì )中發(fā)揮的作用不容小覷。如果我們能夠切實(shí)提高功率器件的能源效率,那么,我們就可以在整個(gè)能源周期中推進(jìn)節能工作。
艾吉利迪教授指出:“毫無(wú)疑問(wèn),功率電子元器件技術(shù)及其實(shí)際應用可以幫助我們建造更優(yōu)越的社會(huì )基礎設施。不過(guò),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),并就如何應用、如何將其整合到社會(huì )基礎設施當中制定出一套切實(shí)可行的戰略?!?
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(gè)電力供應流程。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(lái),屆時(shí)功率電子元器件將從數據中心轉移至“移動(dòng)邊緣”。因此,得益于功率器件,市場(chǎng)上也將涌現出大量傳統高功率設備與新型基于物聯(lián)網(wǎng)的應用程序,以實(shí)現能源效率的有效提升
從設備到數據中心,功率器件將協(xié)助我們進(jìn)一步推進(jìn)節能工作,讓我們的社會(huì )走向可持續發(fā)展,并實(shí)現前所未有的廣域互聯(lián)。