解析：能源危机和半导体技术的关系 应用半导体技术是关键

    人类遭遇能源危机

    火是人类最初的能源，用于取暖、熟食，甚至驱散猛兽。火的应用提高了人类的文明程度，热量的提升，又使人类从石器时代进入了青铜器时代。迨至18世纪英国工业革命，在蒸汽机的推动下建立起了现代文明社会，蒸汽机将热能转换为机械能，促进了大量生产。以后随着火力发电厂的建设，石油的开采，汽油发动机的出现，核发电厂的应用，煤、石油、天然气、铀等自然资源不断被开采出来，为人类 能源。据美国能源部的报告，2003年世界的用电量为14.8万亿度，其中发达国家占29%，其余国家占71%，预计到2030年将翻一番多，达30.1万亿度。当前煤电仍占主导地位，天然气电其次占20%，油电10%，其余为核、水、太阳、风等。但是，自然资源的蕴藏量都是有限的，按照今天的消费程度发展，预期到本世纪20~30年代人类即将遭遇到能源大危机。

    解决之道何在?

    因此，世界各国无不在为这一巨大难题而尽心竭力，探索一切可行的解决之道。从宏观上讲，实际不外两种办法：一是寻求可再生能源以取代现有天然资源;二是想方设法提高现用能源的效率和采取节约措施。前者包括水、风和太阳能，特别是太阳能近年尤其受到人们的注意。据统计，照到地球上1小时的太阳能即约等于全世界1年消耗的能量。太阳能利用最有效的方法，就是通过采用硅材料制成的太阳能电池。硅太阳能电池经过50年的发展已取得了很大进步，它的转换效率提高了近10倍，达到了11%~19%，成本降低了100倍，寿命超过20年，2008年世界市场规模已达180亿美元。Gartner市场调查公司预测，到2013年间将以每年17%的速度快速增长，届时将达340亿美元，且其发电量还仅仅占世界总发电量的百分之几，前景无限广阔，一片光明。

    第二种解决方案是增效和节约，现有能源的方方面面都牵涉得到，下面将分别介绍。值得注意的是，不论开拓可再生能源还是增效、节能都离不开半导体技术的创新应用。据国外媒体报道，1978年以来30年间，半导体技术已使汽车的效率提高了40%，飞行客机提高了120%，照明提高了340%，计算机系统更是提高了3万倍。

    应用半导体技术是关键

    电的传输

    据报道，现在的电能大约三分之二在传输和配电过程中损失掉了。这是多么巨大的损失和节电机遇!世界大多数地方的电网已使用了几十年甚至上百年，出了问题非但不好找，还不能迅速提出解决方案。针对这一困扰的首要改造任务是需将现有电网革新为“智能电网”(smartgrid)，所需革新技术包括传感器、处理器、优化系统和软件等。以美国而论，到2010年才有一半电网可实现数字化，理想的网络是自复网(self-healingnetwork)，能自己诊断故障和进行修复，这就需要复杂的片上系统，其上有传感、通信、存储和处理等功能。一旦实现，每年即可节约千亿美元，节电几百千兆瓦。

    工业用电

    工业用电占世界总发电量的40%，是最大的用电部门。电机则又是工业用电最大户，它占了工业用电的三分之二。如果采用半导体技术控制了电机速度，那就能使电机耗电下降至定速电机的八分之一。目前虽然只有5%的电机是变速驱动的，但即使如此，它的节电便已相当于5个发电厂发的电，如果所有发电机都提高了效率，那节电效果便可相当于200个发电厂。此外，利用半导体技术进行控制，也可使太阳能电池板仅在晴天工作，风力发电机只在有风天工作，把电能储存起来以供夜间、阴雨天和无风天应用。

    数字技术已成为现代社会人们工作或生活中不可或缺的一部分。数字系统消费的电能日益增加。例如，2006年美国服务器和数据中心消费的电能达510亿度，比2001年增长了一倍。如果无所作为，那么5年后数据中心消耗的电能还将翻番。不过，通过半导体芯片和设计技术的革新，就会使电能节省一半。半导体技术节能效果十分显着，像世界首台采用电子管的电子计算机ENIAC重30吨，耗电200kW，而今天具有同样功能的半导体计算设备，小到可放在手心里，重不过几克，耗电不足1W。

交通

    在美国交通能耗约占其总能耗的近三成，而交通工具包括飞机、汽车和火车的增效和节能也都离不开半导体芯片。一辆高档轿车配置的电动驾驶、引擎控制、防撞系统、通信导航、视听娱乐、速度调节、轮胎压力控制、车内冷暖供应、空气清新等功能，使用户进一步获得安全、经济和娱乐的享受，同时更加节油和改善环境，这些无一不使用到芯片，用于传感、处理和存储，有些车使用的微处理器已有百个之多。电子设备所占汽车成本日益提高，目前已达25%左右，汽车电子成为电子业开拓未来的重要市场之一。

    电动汽车和混合燃料汽车更需半导体技术，车用电压的改变，能源IC的大量应用，以及对它们的研究开发，相比传统车将对节能做出更大的贡献，并使二氧化碳的排放量减少30%以上。此外，通过通信和计算技术的进步，使得居家办公成为现实，美国现已有近400万员工居家上班，这可使每年节约8.4亿加仑汽油、节电100亿度、减排二氧化碳1400万吨。

    居民用电

    居民用电在美国占全部用电的三分之一，用量很大，但据预测，未来10年美国家庭数量将增长11%，而用电仅增加6%。原因也在于使用了半导体技术。照明用电是家庭用电之一，由于照明革新，采用半导体LED取代传统照明，将使耗电量减少21%。同时，居民用电中的备用电源也是很费电的，无绳电话和越来越多的先进家电都有备用电源，且往往昼夜工作，因而据调查，美国备用电源竟占其家用总耗电量的5%~10%。

    智能大楼在前几年还不过是个梦想，可如今已成现实。智能大楼的能源智能化，使用微处理器控制家用电器及供暖、空调设备等。大量的传感器用以控制许多有关设备，保证居民节电和安全。智能家庭还可使居民于任何地方通过联网的电脑或个人数字助理来无线控制家中所有的电子设备。

    美国最近在复苏经济的一揽子经济刺激计划中，就有430亿美元款项是专门用来发展智能电网和先进电池产品，提高用电效率以及开发可再生能源等，可见美国政府对能源危机问题的重视程度。