綠色設計:工程師不可回避的時代命題

半導體技術為節能做出重大貢獻

集成電路的發明與產業發展將人類社會帶進了信息時代，以集成電路為基礎的信息產業已經成為世界第一大產業。與此同時，半導體技術在開發新能源、提高能源效率等方面都發揮著越來越重要的作用。美國節能經濟委員會在2009年發表的《半導體技術美國能源生產力革新的希望》研究報告中指出，基于過去半導體技術對節能的貢獻，預計到2030年全美將節省27％的能量。

據美國能源情報署預測，如繼續保持電器產品的效率不變，那么到2030年，美國全年用電量將比使用節能型家電產品高出1.896×10⁹kW·h；而如果政府大力支持節能家電的使用并推出相關政策的話，則還能夠節省電力約1.242×10⁹kW·h!

以半導體技術推動下的智能電網為例，據國網能源研究院電力供需實驗室預測，2011－2020年，電網智能化可使全社會最高用電負荷下降約4900萬kw，假設每下降1kW少建設1kVA變電容量，按3700元／kVA電網設備投資造價測算，可減少電網建設投資需求約1800億元。

如此這般，半導體技術支撐下的智能社區、智能交通、智能家居、智能工廠等等，同樣將為節能型社會做出巨大貢獻。

綠色設計漸成潮流

對于應用電子工程師而言，“綠色設計”不僅僅意味著使用符合RoHS環保法規的元器件，更為重要的是設計出工作穩定、性能可靠、功能強大、質量優良、經濟耐用的電子產品，因此電子設計同樣也要倡導“綠色設計”。

安陽工學院電子信息與電氣工程學院副院長秦長海教授認為，真正做到“綠色設計”并不容易，一方面要求工程師擁有深厚的設計理念和設計水平，同時要把它當成一種習慣。這需要從學生時代就要開始進行“綠色設計”理念的培育，養成節能為先的設計習慣，運用更為合理的電路設計來達到系統低功耗的目標，最終做到“綠色設計”。

微控制器要當節能先鋒

應用電子工程師在實現綠色電子設計的過程中，離不開低功耗的電子零部件，作為電子系統的核心部件，微控制器當仁不讓地成為節能先鋒。工業和信息化部軟件與集成電路促進中心集成電路部衣豐濤副主任表示，美國一個家庭中可能擁有24個或更多的微處理器芯片，一輛汽車中共包含50個甚至更多的微控制器。初步估算，一個家庭IT產品的能耗已經接近照明。

據賽迪顧問半導體業務群總監李軻提供的數據顯示，2010年中國MCU市場整體銷售額高整增長30.5％，達到了218.5億元人民幣，預計未來三年持續保持快速增長態勢，2013年銷售額將達到328.7億元人民幣。

因此，圍繞微控制器來做好系統節能設計，成為工程師必須率先考慮的項目。購買一款高性能、低功耗的微控制器替代原有器件，雖然單個器件的成本可能會增加，但是由于新型微控制器可能會減少其他元器件的數量，從而使總體成本得到降低，同時還得到了系統性能的提升。

最后，用中國科學院院士、北京大學微電子研究院首席科學家王陽元的一段話作為本篇文章的結尾，王陽元院士在其主編的《綠色微納電子學》—書中有這樣一段論述：未來集成電路產業和科學技術發展的驅動力是降低功耗，不再僅以提高集成度即減小特征尺寸為技術節點，而以提高器件、電路與系統的性能與功耗比作為標尺。