《電子技術應用》
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節能產品不斷創新 半導體企業各顯神通

2008-08-19
作者:徐恒,馮曉偉

  

??? 英特爾" title="英特爾">英特爾:對節能減排進行長期規劃

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  英特爾一直對節能減排有著長期的規劃。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買者。

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  在他們全年的耗能中,生產活動耗能占70%左右。而在所有的生產活動中,銷往全球的產品其本身所消耗的能量占絕大部分。因此,產品的改善和技術的提升對于節能而言至關重要。

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  他們推出的生態服務器架構較普通的服務器架構也大大降低了能耗。2007年推出的全球首次實現量產的45納米制程和高K金屬柵極硅制程技術重新定義了晶體管概念,使晶體管轉換速度提高20%,轉換能耗降低了30%。2008年,他們推出了業內體積最小的低功耗處理器家族——— 面向移動互聯網終端、上網本和上網機,提高了系統的能效。2009年,英特爾芯片技術將過渡到32納米,那時候,功耗還會進一步降低。

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  此外,隨著企業業務變革的不斷加快,企業迫切需要建立成本更低、速度更快、更節能、更安全、更易管理的新一代數據中心。綠色數據中心是數據中心發展到一定階段的必然要求,而英特爾的技術將幫助業內企業實現數據中心的節能目標。在節能方面,英特爾還與其他同行共同發起并建立了相關的組織和機構。去年9月,英特爾和中國電子學會以及其他機構聯合發起并成立了“中國電子學會節能工作推進委員會”。

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  恩智浦:不遺余力推動高效節能環保

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  恩智浦很早就意識到綠色環保和節能問題的重要性,并致力于將先進的理念應用于新產品,以實現在顯著提升產品性能的同時,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域的研發與生產已有15年的歷史。恩智浦的GreenChip(綠色芯片)集成電路系列是專為節能而設計的,從開始便引領著個人電腦功耗效率方面的行業標準設定。GreenChip是高效節能的、用于消費電子和計算機電源的集成電路系列產品。

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  在產品設計、芯片制造和廢棄物處理方面,恩智浦都致力于節能和環保。通過晶圓直徑的增大、工藝設備的創新和生產物流的優化顯著降低了芯片生產的能耗,2007年,恩智浦每生產1平方厘米芯片所消耗的電力不到2001年時該數據的60%。目前,恩智浦的GreenChip產品全部符合歐洲關于鉛、汞和鎘的使用規定,并且已有20%的產品符合“深綠”的要求。到2008年年底,將有75%的GreenChip產品符合“深綠”要求。

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  未來,他們將通過繼續提升GreenChip在電子設備中的節能作用,將節能進程往前推進。

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  TI:能量使用和轉換兩方面體現節能

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  半導體節能主要體現在能量的使用和能量的轉換兩方面。TI的DSP(數字信號處理系統)、OMAP(開放式多媒體應用平臺)處理器、MSP430等一直以來是嵌入式計算的領導者。當然,一般所說的節能,實際上專指能量的轉換。在這一方面 TI及其電源部門的前身——— Unitrode也是高效率轉換的倡導者。至今暢銷于世的TL494和UCC3842系列為世人打開了PWM(脈寬調制)轉換的大門,幾乎奠定了節能轉換的基調。

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  至于環境保護,從2007年開始,TI耗費巨資,將其高達上萬種產品幾乎全部轉換成符合最嚴格環境保護條例的產品。

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  對于節能TI開發的產品著眼在兩個方面:降低靜態功耗,提高轉換效率。前者的產品如TPS65050,這是一個2路DC(直流)-DC、4路LDO(低壓降)穩壓、1路上電復位的集成供電單元,它自身的耗電只有150μA,可以基于它開發超長時間待機的產品;后者的產品如UCC28070,這是一款雙通道交替式PFC,1200W時效率超過95%,常用于變頻式空調、馬達控制或大功率電源產品。

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  Spansion:EcoRAM存儲產品“綠化”互聯網

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  隨著如搜索應用這類受限于存儲容量的應用日益增多,傳統服務器架構不能夠滿足每一秒鐘由消費者發出的日益增多的請求,這意味著需要更多的服務器,也意味著需要更多的能量來運行、冷卻這些服務器。

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  Spansion利用ViridentSystems公司的新技術,開發了基于MirrorBit閃存技術的全新存儲產品——— EcoRAM。在互聯網數據中心服務器中用該產品取代極其耗能的DRAM(靜態隨機存儲器),可以解決日益加劇的互聯網數據中心能耗危機。

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  Spansion的EcoRAM將幫助互聯網數據中心服務器的能耗大幅下降75%,而且在同樣的能耗條件下,存儲容量為傳統純DRAM型服務器的4倍。

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  SpansionEcoRAM優于目前可用的各種存儲產品,對數據中心解決方案應用具有以下明顯的潛在優勢:讀取性能符合快速隨機存取的要求,能耗只有DRAM 的 1/8,可靠性是DRAM的10倍,裸片容量比傳統的浮動門NOR高2-4倍,寫入性能比傳統的NOR閃存快2-10倍。

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  飛兆:為電子行業提供節能創新途徑

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  飛兆半導體的高能效" title="高能效">高能效解決方案在解決這些問題方面發揮著關鍵的作用,飛兆半導體在功率半導體的設計和制造方面擁有先進的封裝、專有技術和豐富的經驗,其產品為電子行業提供了節能的創新途徑。

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  飛兆半導體的功率開關、功率MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)、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,同時能夠降低電源的待機功耗、體積和成本。

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  飛兆半導體的鎮流器控制IC、IGBT、MOSFET等產品,能夠提高能效,延長設備的壽命,并為照明應用提供更大的靈活性。

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  飛兆半導體專為電機應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、功率開關等一系列產品能夠在電機應用中提高效率、簡化設計并降低系統成本。

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  飛思卡爾:在汽車節能環保領域持續投入

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  對于汽車行業,不斷上漲的油價增加了對更高燃油效率車輛的需求。同時,汽車產品也必須符合日益嚴格的排放標準。汽車制造商發現半導體在提高燃油經濟、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。飛思卡爾已經投入了超過220萬美元,支持基于PowerArchitecture技術的微控制器的硬件開發工具、軟件和培訓,該控制器是通用汽車在全世界范圍內的發動機控制系統平臺。

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  飛思卡爾是電子汽油發動機管理領域的全球領導者。他們提供先進的嵌入式控制器、傳感器技術、動力管理組件和動力制動器驅動,使新車輛更加經濟并環保。而且他們將繼續把引擎控制技術引入到新興應用中,如混合車輛控制和普通線路的柴油發動機管理。

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  工業市場是需要提高能源效率" title="能源效率">能源效率的另一重要領域。飛思卡爾技術在工業上被廣泛采用,從現場無線傳感器到有線工業現場總線、主操作員控制臺和移動手持式操作員界面。

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  隨著更高能源效率和環保車輛需求的增長,混合動力汽車正逐步獲得市場份額。飛思卡爾可以創建42伏電源,以推動混合式車輛中大型AC電感應和交換式磁阻電動機的使用。高性能的微控制器將用于連接電源模式,轉換整個電動機繞組的斷流電壓或交流電壓。微控制器必須繼續更換幾個繞組定位的電壓,并使用復雜角度和基于計算的時間來維護最佳電力效率。

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  IR:憑借變頻技術改善家電產品能效

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  目前全球51%的電能被電機消耗掉了。如果采用節能電機和功率驅動控制方案,則可以大大節省電能的消耗。

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  如果采用永磁電機,采用IR公司推出的用于電機運動控制的iMotion集成設計平臺改進算法,就可以節約一半的電能。同時,縮短用戶的產品設計周期也是IR的目標,IR面向嵌入式家電的iMotion方案平臺,可以將節能電機產品控制系統的開發周期從原來的8~9個月減少到2個月以內。

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  特別是在空調市場,隨著中國在2009年國家空調能效強制標準從現行的2.6提升至3.2,變頻空調將成為未來市場的主流。

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  面對2009年中國新的能效標準,中國空調市場將大規模地向變頻類空調轉移,因此,變頻空調的銷售比重將在這兩年內快速提高。

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  IR公司的iMotion平臺,將和中國的家電企業一起實現這一轉變,以變頻技術使家電產品提高能效,以領先的節能技術支持中國的節能減排計劃。

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  NS:積極參與新能源開發利用

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  對半導體廠商而言,最首要的節能貢獻就是通過技術創新,開發出具有更高能源效率的系統。其次,積極參與新能源的開發與利用。

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  美國國家半導體(NS)可以從如下兩個方面協助客戶解決能源效 率 問 題 : 其 一 是 提 供PowerWise系列集成電路,另一方面是構建獨特的系統解決方案。此類系統解決方案將集成美國國家半導體的專利技術,以芯片或授權方式供客戶使用。

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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,協助系統設計工程師更方便地比較及選擇不同模擬元件及子系統的能源效率。

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  NS一直在積極開發太陽能技術,全新的SolarMagic技術,可有效提高太陽能發電系統的電能輸出效率。

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  作為在能源效率方面領先的模擬半導體廠商,NS可以為業界提供范圍最廣的LED驅動器,并一直在積極推動中國本地的LED產業的發展。

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  安森美:從整體途徑提高電源能效

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  作為全球領先的高性能、高能效硅解決方案供應商,安森美半導體從整體途徑來提高電源能效。其中在降低電源待機能耗方面,采用更好的拓撲結構,如準諧振(谷底開關)、在兩段式轉換器關閉PFC(功率因數校正)段等,并采用新技術,如頻率反走、跳周期、軟跳周期、高壓啟動電路等。在提高電源工作效率方面,采用更好的器件,以及更好的拓撲結構,如頻率反走、同步整流、軟開關、準諧振、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,如在主電源轉換器結合PFC,以及針對給定應用和功率等級選擇優化的PFC控制結構,如非連續導電模式(DCM)、臨界導電模式(CRM)或連續導電模式(CCM)。

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  安森美半導體更針對電源、汽車、通信、計算機、消費產品、醫療、工業、手機和軍事/航空等市場推出了一系列高能效電源解決方案。他們的GreenPoint系列電源參考設計針對適配器、液晶電視電源、機頂盒電源等眾多應用,符合并超越國際上的規范標準要求。

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  在環保方面,安森美半導體的產品符合歐盟RoHS指令、中國“電子信息產品污染控制管理辦法”等要求,并支持歐盟《化學品注冊、評估、許可和限制法規》(REACH)目標,并將遵從所有REACH要求。

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  AMD:高能效產品助力降耗減排

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  AMD(超威半導體)在今年5月曾榮獲美國國家環保局(EPA)2008年環境保護獎。他們一直致力于向全球推廣高能效處理技術,同時力爭成為一家可持續發展且勇于承擔環境責任的企業。

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  AMD不斷推出一系列高能效產品,幫助其他企業將能耗和溫室氣體排量放降至最低。例如,AMD的“PowerNow!”技術與“最優電源管理”相結合,根據CPU需求來調節AMD皓龍處理器的性能,進而增強處理器的性能能耗比。“PowerNow!”技術可以降低處理器的耗電量,運用這一技術可以使計算機溫度更低、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個處理核心并集成內存控制器,但平均功耗(ACP)只有55瓦。OEM(原始設備制造商)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架式服務器系統已經全面上市。

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