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“碳中和”時代,半導體廠商的應對與思考

日期:2021/11/23 10:38:04
摘要:眾所周知,中國等57國將在2030年實現“碳達峰”,各國正攜手邁向“碳中和”時代。“碳達峰”、“碳中和”與能源轉換、節能降耗等概念息息相關,而第三代半導體技術又正好提高能源轉換效率的絕佳手段,那么在這一領域ST的研發進展走到了哪一步,接下來又會有什么樣的市場布局呢

眾所周知,中國等57國將在2030年實現“碳達峰”,各國正攜手邁向“碳中和”時代。“碳達峰”、“碳中和”與能源轉換、節能降耗等概念息息相關,而第三代半導體技術又正好提高能源轉換效率的絕佳手段,那么在這一領域ST的研發進展走到了哪一步,接下來又會有什么樣的市場布局呢?

亞太區功率分立和模擬產品器件部市場和應用副總裁 Francesco MUGGERI 認為,第三代半導體已經深入落地到人們生活的方方面面。從碳化硅角度來看,ST在這方面做了大量投資。除了收購Norstel以達到垂直整合供應鏈的目標以外,還在意大利卡塔尼亞新建了一座晶圓廠,預計明年年中投入使用。在產品研發上,ST也已有擁有了生產8英寸碳化硅晶圓的能力。值得一提的是,ST已經向市場推出第三代碳化硅技術,很快就會演進到第四代和第五代的產品。

從氮化鎵的角度來看,ST已經在法國圖爾市投入了氮化鎵生產,簽署收購氮化鎵技術創新公司Exagan。在產品研發上,ST擁有常開型G-FET、常閉型e-mode GHEMT?,以及帶驅動的和不帶驅動的超快速氮化鎵驅動器G-DRIVE?系列。在這方面,ST已經注冊了STPower GaN和STI2GaN兩個商標,一個服務工業市場,另外一個服務汽車市場。未來還將在市場上推出MasterGaN產品系列。

汽車電氣化市場將迎爆發式增長

正如此次峰會的工業主題,在現場ST展示了很多工業場景的應用案例,包括基建交通、能源、智能制造、自動化和家居、智能樓宇、智慧農業等等。在本次溝通中,ST也重點針對汽車電動化領域介紹了自己的布局和未來展望。

FRANCESCO MUGGERI認為,汽車電氣化已成為廣大用戶得需求,尤其是在中國市場,不論是市場容量還是產業發展規模,中國都走在了世界前列。從產業的角度來看,汽車電氣化最重要的問題就是如何更好地為車輛充電。因此,對于工業和電子電力發展而言,充電站將會成為接下來最主要的市場應用需求。

“從傳統燃油車驅動到如今利用電能驅動這中間的轉換過程并不容易。如何將電力生產轉移到城市之外,再將其分布到城市之中?不妨思考一下電氣化分布的所有配置,它必須改變和加強以支持所有的充電站,”據FRANCESCO MUGGERI介紹,“每一個充電站都有幾種充電方式,包括家庭充電、樓內充電和停車場充電,以DC/DC解決方案為例(類似于目前加油站環境的充電站),在23~24分鐘內為120千瓦電池充電的350千瓦充電站其內部的半導體價值超過300美元,在這其中又會以帶有高級MCU、具有強大計算能力以及SiC MOSFET的數字化解決方案的半導體將占據主導地位。”

在面向汽車電動化市場方面,ST也有著深遠地考慮和諸多投資布局,比如在此次展示區展出的充電站解決方案,就充分展示了汽車電動化市場中服務器電源站、電信電站的裝配與計算能力之間的關系。這也回到上文所述,ST為何要加強對碳化硅領域的投資力度,就是為了更好地支持數據處理和基礎設施。

助力能源生產、存儲及再分配

如今,以太陽能、風能等為主的清潔能源成為了“碳中和”時代下的典型代表。在提升清潔能源的利用率方面,ST也給大家分享了在該領域的最新進展和布局。

據亞太區功率分立及模擬器件產品部,電源與能源技術創新中心應用開發經理Alex LI介紹,ST當前所專注的兩方面:一是如何產生更多的能源,二是如何節約更多的損耗。

如何產生更多的能源?以太陽能為例,從工商業屋頂到農村住宅,太陽能設備在人們生活中越來越普及。在安裝這些設備的同時,ST能帶來更多的更好的高效能的能源轉化方案,比如搭載了ST高性能MCU、IGBT和隔離設備等新產品的高效率屋頂光伏轉化器等。這些東西都加在一起可以讓人們有更多的機會,更高的效率去產生能源。

太陽能設備的普及同時也帶來能源的浪費問題,比如有人顧慮太陽能這種設備會不會5~10年就損壞了,需要重新安裝一遍。另一方面,安裝太陽能設備會不會帶來安全方面的問題。Alex表示:“我們現在安裝的時候,為了實現太陽能設備15~25年這樣的使用壽命的目標,提供包括通信技術在內一系列智能光伏技術。比如通過通信功能,可以更有效的管理光伏模塊,提高效率,把最大功率的跟蹤放到模塊一起進行高速的通信,提高能源產生的效率。在應對太陽能設備安全性方面,這里會用到ST MCU邊緣計算能力,能針對任何一個可能有故障的光伏模塊提前發出警報,甚至做一些智能的分析,幫助用戶更高效地維護我們的網絡,以及在出現任何事故和任何災害的時候,讓這些光伏網絡和新能源網絡非常安全,不會對人產生傷害。”

回想起ST在活動開場時提到的一句話,在“碳達峰”“碳中和”的愿景指引下,目前的工業市場正在發生著很多前所未有的歷史性的變革,圍繞能源管理,能源結構的變化,能源利用的效率,工業市場的這些變化,蘊育著無數的來自關于技術、產業和商業的機會。

當前的工業市場,可以說是目前最激動人心,最讓人憧憬的市場,而且這樣的美好愿景估計還要持續十年、二十年。ST長期投資促進賦能趨勢和建設更可持續的世界所需的關鍵技術,而智慧出行、電力和能源、物聯網和5G這些趨勢加速發展也證實了ST為服務客戶和滿足更廣泛的社會利益制定的戰略是正確的,相信ST未來還會帶來更多的突破性產品和解決方案。

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