《電子技術(shù)應(yīng)用》
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節(jié)能產(chǎn)品不斷創(chuàng)新 半導(dǎo)體企業(yè)各顯神通

2008-08-19
作者:徐恒,馮曉偉

  

??? 英特爾" title="英特爾">英特爾:對(duì)節(jié)能減排進(jìn)行長(zhǎng)期規(guī)劃

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  英特爾一直對(duì)節(jié)能減排有著長(zhǎng)期的規(guī)劃。2007年他們建立了綠色芯片廠,2008年他們已成為全美最大的綠色能源購(gòu)買者。

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  在他們?nèi)甑暮哪苤校a(chǎn)活動(dòng)耗能占70%左右。而在所有的生產(chǎn)活動(dòng)中,銷往全球的產(chǎn)品其本身所消耗的能量占絕大部分。因此,產(chǎn)品的改善和技術(shù)的提升對(duì)于節(jié)能而言至關(guān)重要。

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  他們推出的生態(tài)服務(wù)器架構(gòu)較普通的服務(wù)器架構(gòu)也大大降低了能耗。2007年推出的全球首次實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的45納米制程和高K金屬柵極硅制程技術(shù)重新定義了晶體管概念,使晶體管轉(zhuǎn)換速度提高20%,轉(zhuǎn)換能耗降低了30%。2008年,他們推出了業(yè)內(nèi)體積最小的低功耗處理器家族——— 面向移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端、上網(wǎng)本和上網(wǎng)機(jī),提高了系統(tǒng)的能效。2009年,英特爾芯片技術(shù)將過(guò)渡到32納米,那時(shí)候,功耗還會(huì)進(jìn)一步降低。

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  此外,隨著企業(yè)業(yè)務(wù)變革的不斷加快,企業(yè)迫切需要建立成本更低、速度更快、更節(jié)能、更安全、更易管理的新一代數(shù)據(jù)中心。綠色數(shù)據(jù)中心是數(shù)據(jù)中心發(fā)展到一定階段的必然要求,而英特爾的技術(shù)將幫助業(yè)內(nèi)企業(yè)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能目標(biāo)。在節(jié)能方面,英特爾還與其他同行共同發(fā)起并建立了相關(guān)的組織和機(jī)構(gòu)。去年9月,英特爾和中國(guó)電子學(xué)會(huì)以及其他機(jī)構(gòu)聯(lián)合發(fā)起并成立了“中國(guó)電子學(xué)會(huì)節(jié)能工作推進(jìn)委員會(huì)”。

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  恩智浦:不遺余力推動(dòng)高效節(jié)能環(huán)保

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  恩智浦很早就意識(shí)到綠色環(huán)保和節(jié)能問(wèn)題的重要性,并致力于將先進(jìn)的理念應(yīng)用于新產(chǎn)品,以實(shí)現(xiàn)在顯著提升產(chǎn)品性能的同時(shí),有效地減少能耗。

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  恩智浦從事用于電源和照明的高電壓集成電路領(lǐng)域的研發(fā)與生產(chǎn)已有15年的歷史。恩智浦的GreenChip(綠色芯片)集成電路系列是專為節(jié)能而設(shè)計(jì)的,從開始便引領(lǐng)著個(gè)人電腦功耗效率方面的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定。GreenChip是高效節(jié)能的、用于消費(fèi)電子和計(jì)算機(jī)電源的集成電路系列產(chǎn)品。

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  在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、芯片制造和廢棄物處理方面,恩智浦都致力于節(jié)能和環(huán)保。通過(guò)晶圓直徑的增大、工藝設(shè)備的創(chuàng)新和生產(chǎn)物流的優(yōu)化顯著降低了芯片生產(chǎn)的能耗,2007年,恩智浦每生產(chǎn)1平方厘米芯片所消耗的電力不到2001年時(shí)該數(shù)據(jù)的60%。目前,恩智浦的GreenChip產(chǎn)品全部符合歐洲關(guān)于鉛、汞和鎘的使用規(guī)定,并且已有20%的產(chǎn)品符合“深綠”的要求。到2008年年底,將有75%的GreenChip產(chǎn)品符合“深綠”要求。

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  未來(lái),他們將通過(guò)繼續(xù)提升GreenChip在電子設(shè)備中的節(jié)能作用,將節(jié)能進(jìn)程往前推進(jìn)。

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  TI:能量使用和轉(zhuǎn)換兩方面體現(xiàn)節(jié)能

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  半導(dǎo)體節(jié)能主要體現(xiàn)在能量的使用和能量的轉(zhuǎn)換兩方面。TI的DSP(數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng))、OMAP(開放式多媒體應(yīng)用平臺(tái))處理器、MSP430等一直以來(lái)是嵌入式計(jì)算的領(lǐng)導(dǎo)者。當(dāng)然,一般所說(shuō)的節(jié)能,實(shí)際上專指能量的轉(zhuǎn)換。在這一方面 TI及其電源部門的前身——— Unitrode也是高效率轉(zhuǎn)換的倡導(dǎo)者。至今暢銷于世的TL494和UCC3842系列為世人打開了PWM(脈寬調(diào)制)轉(zhuǎn)換的大門,幾乎奠定了節(jié)能轉(zhuǎn)換的基調(diào)。

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  至于環(huán)境保護(hù),從2007年開始,TI耗費(fèi)巨資,將其高達(dá)上萬(wàn)種產(chǎn)品幾乎全部轉(zhuǎn)換成符合最嚴(yán)格環(huán)境保護(hù)條例的產(chǎn)品。

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  對(duì)于節(jié)能TI開發(fā)的產(chǎn)品著眼在兩個(gè)方面:降低靜態(tài)功耗,提高轉(zhuǎn)換效率。前者的產(chǎn)品如TPS65050,這是一個(gè)2路DC(直流)-DC、4路LDO(低壓降)穩(wěn)壓、1路上電復(fù)位的集成供電單元,它自身的耗電只有150μA,可以基于它開發(fā)超長(zhǎng)時(shí)間待機(jī)的產(chǎn)品;后者的產(chǎn)品如UCC28070,這是一款雙通道交替式PFC,1200W時(shí)效率超過(guò)95%,常用于變頻式空調(diào)、馬達(dá)控制或大功率電源產(chǎn)品。

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  Spansion:EcoRAM存儲(chǔ)產(chǎn)品“綠化”互聯(lián)網(wǎng)

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  隨著如搜索應(yīng)用這類受限于存儲(chǔ)容量的應(yīng)用日益增多,傳統(tǒng)服務(wù)器架構(gòu)不能夠滿足每一秒鐘由消費(fèi)者發(fā)出的日益增多的請(qǐng)求,這意味著需要更多的服務(wù)器,也意味著需要更多的能量來(lái)運(yùn)行、冷卻這些服務(wù)器。

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  Spansion利用ViridentSystems公司的新技術(shù),開發(fā)了基于MirrorBit閃存技術(shù)的全新存儲(chǔ)產(chǎn)品——— EcoRAM。在互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器中用該產(chǎn)品取代極其耗能的DRAM(靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器),可以解決日益加劇的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心能耗危機(jī)。

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  Spansion的EcoRAM將幫助互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的能耗大幅下降75%,而且在同樣的能耗條件下,存儲(chǔ)容量為傳統(tǒng)純DRAM型服務(wù)器的4倍。

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  SpansionEcoRAM優(yōu)于目前可用的各種存儲(chǔ)產(chǎn)品,對(duì)數(shù)據(jù)中心解決方案應(yīng)用具有以下明顯的潛在優(yōu)勢(shì):讀取性能符合快速隨機(jī)存取的要求,能耗只有DRAM 的 1/8,可靠性是DRAM的10倍,裸片容量比傳統(tǒng)的浮動(dòng)門NOR高2-4倍,寫入性能比傳統(tǒng)的NOR閃存快2-10倍。

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  飛兆:為電子行業(yè)提供節(jié)能創(chuàng)新途徑

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  飛兆半導(dǎo)體的高能效" title="高能效">高能效解決方案在解決這些問(wèn)題方面發(fā)揮著關(guān)鍵的作用,飛兆半導(dǎo)體在功率半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制造方面擁有先進(jìn)的封裝、專有技術(shù)和豐富的經(jīng)驗(yàn),其產(chǎn)品為電子行業(yè)提供了節(jié)能的創(chuàng)新途徑。

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  飛兆半導(dǎo)體的功率開關(guān)、功率MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)、IGBT(絕緣柵雙極型功率管)、整流器、PWM IC和LDO系列均有助于提高能效,同時(shí)能夠降低電源的待機(jī)功耗、體積和成本。

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  飛兆半導(dǎo)體的鎮(zhèn)流器控制IC、IGBT、MOSFET等產(chǎn)品,能夠提高能效,延長(zhǎng)設(shè)備的壽命,并為照明應(yīng)用提供更大的靈活性。

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  飛兆半導(dǎo)體專為電機(jī)應(yīng)用提供高性能分立和高集成度模塊解決方案。其功率MOSFET、光耦合器、齊納二極管、功率開關(guān)等一系列產(chǎn)品能夠在電機(jī)應(yīng)用中提高效率、簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)并降低系統(tǒng)成本。

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  飛思卡爾:在汽車節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域持續(xù)投入

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  對(duì)于汽車行業(yè),不斷上漲的油價(jià)增加了對(duì)更高燃油效率車輛的需求。同時(shí),汽車產(chǎn)品也必須符合日益嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。汽車制造商發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體在提高燃油經(jīng)濟(jì)、減少排放、提高安全和保持最低總成本方面起到非常重要的作用。飛思卡爾已經(jīng)投入了超過(guò)220萬(wàn)美元,支持基于PowerArchitecture技術(shù)的微控制器的硬件開發(fā)工具、軟件和培訓(xùn),該控制器是通用汽車在全世界范圍內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)平臺(tái)。

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  飛思卡爾是電子汽油發(fā)動(dòng)機(jī)管理領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者。他們提供先進(jìn)的嵌入式控制器、傳感器技術(shù)、動(dòng)力管理組件和動(dòng)力制動(dòng)器驅(qū)動(dòng),使新車輛更加經(jīng)濟(jì)并環(huán)保。而且他們將繼續(xù)把引擎控制技術(shù)引入到新興應(yīng)用中,如混合車輛控制和普通線路的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)管理。

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  工業(yè)市場(chǎng)是需要提高能源效率" title="能源效率">能源效率的另一重要領(lǐng)域。飛思卡爾技術(shù)在工業(yè)上被廣泛采用,從現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線傳感器到有線工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線、主操作員控制臺(tái)和移動(dòng)手持式操作員界面。

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  隨著更高能源效率和環(huán)保車輛需求的增長(zhǎng),混合動(dòng)力汽車正逐步獲得市場(chǎng)份額。飛思卡爾可以創(chuàng)建42伏電源,以推動(dòng)混合式車輛中大型AC電感應(yīng)和交換式磁阻電動(dòng)機(jī)的使用。高性能的微控制器將用于連接電源模式,轉(zhuǎn)換整個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組的斷流電壓或交流電壓。微控制器必須繼續(xù)更換幾個(gè)繞組定位的電壓,并使用復(fù)雜角度和基于計(jì)算的時(shí)間來(lái)維護(hù)最佳電力效率。

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  IR:憑借變頻技術(shù)改善家電產(chǎn)品能效

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  目前全球51%的電能被電機(jī)消耗掉了。如果采用節(jié)能電機(jī)和功率驅(qū)動(dòng)控制方案,則可以大大節(jié)省電能的消耗。

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  如果采用永磁電機(jī),采用IR公司推出的用于電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的iMotion集成設(shè)計(jì)平臺(tái)改進(jìn)算法,就可以節(jié)約一半的電能。同時(shí),縮短用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期也是IR的目標(biāo),IR面向嵌入式家電的iMotion方案平臺(tái),可以將節(jié)能電機(jī)產(chǎn)品控制系統(tǒng)的開發(fā)周期從原來(lái)的8~9個(gè)月減少到2個(gè)月以內(nèi)。

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  特別是在空調(diào)市場(chǎng),隨著中國(guó)在2009年國(guó)家空調(diào)能效強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)從現(xiàn)行的2.6提升至3.2,變頻空調(diào)將成為未來(lái)市場(chǎng)的主流。

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  面對(duì)2009年中國(guó)新的能效標(biāo)準(zhǔn),中國(guó)空調(diào)市場(chǎng)將大規(guī)模地向變頻類空調(diào)轉(zhuǎn)移,因此,變頻空調(diào)的銷售比重將在這兩年內(nèi)快速提高。

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  IR公司的iMotion平臺(tái),將和中國(guó)的家電企業(yè)一起實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)變,以變頻技術(shù)使家電產(chǎn)品提高能效,以領(lǐng)先的節(jié)能技術(shù)支持中國(guó)的節(jié)能減排計(jì)劃。

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  NS:積極參與新能源開發(fā)利用

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  對(duì)半導(dǎo)體廠商而言,最首要的節(jié)能貢獻(xiàn)就是通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新,開發(fā)出具有更高能源效率的系統(tǒng)。其次,積極參與新能源的開發(fā)與利用。

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  美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體(NS)可以從如下兩個(gè)方面協(xié)助客戶解決能源效 率 問(wèn) 題 : 其 一 是 提 供PowerWise系列集成電路,另一方面是構(gòu)建獨(dú)特的系統(tǒng)解決方案。此類系統(tǒng)解決方案將集成美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體的專利技術(shù),以芯片或授權(quán)方式供客戶使用。

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  為了便于客戶在性能與功耗之間合理取舍,NS還制定了一套PowerWise性能指標(biāo),協(xié)助系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師更方便地比較及選擇不同模擬元件及子系統(tǒng)的能源效率。

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  NS一直在積極開發(fā)太陽(yáng)能技術(shù),全新的SolarMagic技術(shù),可有效提高太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的電能輸出效率。

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  作為在能源效率方面領(lǐng)先的模擬半導(dǎo)體廠商,NS可以為業(yè)界提供范圍最廣的LED驅(qū)動(dòng)器,并一直在積極推動(dòng)中國(guó)本地的LED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

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  安森美:從整體途徑提高電源能效

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  作為全球領(lǐng)先的高性能、高能效硅解決方案供應(yīng)商,安森美半導(dǎo)體從整體途徑來(lái)提高電源能效。其中在降低電源待機(jī)能耗方面,采用更好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如準(zhǔn)諧振(谷底開關(guān))、在兩段式轉(zhuǎn)換器關(guān)閉PFC(功率因數(shù)校正)段等,并采用新技術(shù),如頻率反走、跳周期、軟跳周期、高壓?jiǎn)?dòng)電路等。在提高電源工作效率方面,采用更好的器件,以及更好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如頻率反走、同步整流、軟開關(guān)、準(zhǔn)諧振、全諧振、有源鉗位(反激或正激)等。在改善PFC方面也做了很多工作,如在主電源轉(zhuǎn)換器結(jié)合PFC,以及針對(duì)給定應(yīng)用和功率等級(jí)選擇優(yōu)化的PFC控制結(jié)構(gòu),如非連續(xù)導(dǎo)電模式(DCM)、臨界導(dǎo)電模式(CRM)或連續(xù)導(dǎo)電模式(CCM)。

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  安森美半導(dǎo)體更針對(duì)電源、汽車、通信、計(jì)算機(jī)、消費(fèi)產(chǎn)品、醫(yī)療、工業(yè)、手機(jī)和軍事/航空等市場(chǎng)推出了一系列高能效電源解決方案。他們的GreenPoint系列電源參考設(shè)計(jì)針對(duì)適配器、液晶電視電源、機(jī)頂盒電源等眾多應(yīng)用,符合并超越國(guó)際上的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

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  在環(huán)保方面,安森美半導(dǎo)體的產(chǎn)品符合歐盟RoHS指令、中國(guó)“電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法”等要求,并支持歐盟《化學(xué)品注冊(cè)、評(píng)估、許可和限制法規(guī)》(REACH)目標(biāo),并將遵從所有REACH要求。

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  AMD:高能效產(chǎn)品助力降耗減排

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  AMD(超威半導(dǎo)體)在今年5月曾榮獲美國(guó)國(guó)家環(huán)保局(EPA)2008年環(huán)境保護(hù)獎(jiǎng)。他們一直致力于向全球推廣高能效處理技術(shù),同時(shí)力爭(zhēng)成為一家可持續(xù)發(fā)展且勇于承擔(dān)環(huán)境責(zé)任的企業(yè)。

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  AMD不斷推出一系列高能效產(chǎn)品,幫助其他企業(yè)將能耗和溫室氣體排量放降至最低。例如,AMD的“PowerNow!”技術(shù)與“最優(yōu)電源管理”相結(jié)合,根據(jù)CPU需求來(lái)調(diào)節(jié)AMD皓龍?zhí)幚砥鞯男阅?,進(jìn)而增強(qiáng)處理器的性能能耗比?!癙owerNow!”技術(shù)可以降低處理器的耗電量,運(yùn)用這一技術(shù)可以使計(jì)算機(jī)溫度更低、噪聲更小,將CPU的閑置功耗降低75%。

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  AMD公司2008年5月推出了業(yè)界首批5款低功耗的四核AMD皓龍HE(高能效)處理器,它具有4個(gè)處理核心并集成內(nèi)存控制器,但平均功耗(ACP)只有55瓦。OEM(原始設(shè)備制造商)和解決方案提供商基于這5款低功耗處理器的刀片式和機(jī)架式服務(wù)器系統(tǒng)已經(jīng)全面上市。

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