郭裕亮：如何加速优化系统和提升电源效率设计

　　2007年5月25日，中国北京国际科技产业博览会组委会办公室主办的第十届科博会“自主创新与高新企业发展国际论坛”在人民大会堂隆重开幕，以下为美国飞兆半导体公司亚太区总裁郭裕亮做演讲。

　　郭裕亮:各位来宾、各位朋友大家下午好！今天这个题目针对最近大家对环保节能的趋势提一个在半导体产业可以与信息产业和消费电子产业提供什么样的协助来加速优化系统和提升电源效率设计。

　　目前全球性的挑战，全球性的

能源问题正推动各种关于节能和功率效率的规范不断出现并提升要求。要在市场获得成功，除了达致产品性能、系统成本及上市时间等目标外，还必须满足能效要求。功率已经成为系统总体设计必不可少的一部分。

　　能效是当前设计成功的基准，看一些数据，从2002年到2005年，全球总能耗预计增加57%。中国是仅次于美国的第二大能源消耗国，直到2020年，中国能耗预计每年将以5%的速度增长；到2025年中国预计消耗全球能源14%左右。节能和能源效率的考量，全球各地有很多相关的倡议，有针对新计算机能源转换效率达到80%的倡议。至于中国的标准包括能效，安全、分类和其他方面，由国家监测检验检疫总局和国家发展改革委员会管理，中国有四个主要有关标准标识的计划，强制性最小效率标准，强制性能源信息标识，自愿性能效标识，政府能效调配。2008年奥运会以绿色为目标，半导体供应商可以在这方面实现高能效，北京已经设立降低能源和水资源消耗的新目标，每一GDP消耗能源降低5%，宾馆采取下列措施，用更高效照明方式，实施夏季室内温度不低于26度的条例。在奥运村安装太阳能光电设备，奥运会推动LCD电视，

等离子显示器，投影电视机，户外电视和机顶盒需求的增长，必须满足能效和待机功效的要求，使用能效LED背光照明用于奥运会计时时钟和显示器。

　　随着能源供应紧缩和需求的增长，政府跟各机构陆续推出新的规范，以期解决这些全球性的问题，随着电子产业不断取得巨大的进步，半导体供应商在进一步提高能效扮演重要的角色，半导体供应商必须不断提高能效的新一代解决方案，半导体供应商必须承担环保的责任和客户紧密合作推出节能应用产品，以减少全球能源消耗。希望结果是能源消耗减少，新电厂数量减少，节省更多的资源。

　　看一下半导体供应商在能效实现的作用，半导体行业在功率解决方案取得巨大的进步，能够帮助中国等国家应对能源挑战，通过以下措施可显著节能，把效率提升，比如应用SPN模块的解决方案，降低待机功耗，使用绿色FPS的产品，提高功率因子，从白炽灯向LED照明转换。从单向AC电机向变速电机转换节能40%，家用电器待机功率，总耗能可以减少5-10%。

　　半导体供应商的挑战，如何在广泛的功率需求中实现能源效率，要在这些当中找到不同的解决方案。电源可以比喻成一个电子产品的心脏，是所有电子设备的核心，电子系统里面可能有也可能没有所谓MPU/MCU，存储器或SoC之类的产品，但每一个系统一定要有电源，没有电源的话电子产品就不可能工作。表红色的部分代表不同的应用领域里面牵涉到电源必须优化它的设计和增强电源管理性能的需要。

　　照明的能效半导体解决方案，从设计到系统规划跟产品的设计和投产的系列，集成式镇流器控制IC，效率更好，设计简单。满足强制性效率标准，电路板面积可以节省40%，增强系统可靠性，产品就是CFL灯泡比普通60W白炽灯节能75%，每年省电量达中国普通家庭用电量14%。这是平面电视，待机功耗的集成功率开关，用PWM控制器IC和SenseFET整合在一个封装中，达到简化设计，继续上市时间。减小电路板展位面积，满足强制性效率标准，电视机平均每年待机功耗33W，满足小1W，一年可以节省26千瓦。

　　在计算领域中，从设计开始，供销最小化，简化设计，减少元件数字，减少电路板占位空间，满足大于80标准效率，由于PFC使用，300W情况下，功率由0.65提升到0.98，需要用电从460亿W降到306W，节省将近50%。智能功率模块半导体不停整合，可以在晶片整合，另外一方面也可以在封装上整合。SPM的技术，在一个模块里面可以讲很多不同的半导体元件摆在一个模块中，由封装的整合来达到非常有效的节能效果，严格的能效法规跟节能倡议不同类型的家电产品采用不同的功率驱动解决方案，消费电器及工业领域的科技进步水准提高，对设计者的要求不断提升，在这方面，电机能效半导体解决方案是怎样情况呢？集成4的率变器控制可以控制变频的电机。IGBT/MOSFET、HIVC和LVIC集成在一个封装中，简化设计，缩短上市时间。变频空调销售情况比过去几年要好很多。

　　可变速电机控制家用电器采用SPM加速节能的实现，以往是因为变频电机控制的所增加的成本比老式的效能，低的变频空调成本增加部分相当高，平均一年需求750千瓦时的电机或空调，能够节省60%的能耗。所增加的成本在两年内就可以回收，所以一部空调使用的年限应该大于两年，既达到节省能源的目的，同时在成本方面已经达到了两年可以回收的目标。

　　这是一份EDN China在2006年6月做的调查，对中国工程师主要需求，在设计上，工程师想要更多的技术支持，需要更多的精确产品跟数据表，设计上的挑战，56%更段上市时间，针对全球应用而设计占33%，符合国际标准占25%。飞兆半导体为设计人员提供有哪些优势，集成功率解决方案，如FPS、SPM，可随时投产的电路版，全球功率资源中心，世界级的网络工具。42英寸以上的LCD例子，中间的板已经可以生产所有的设施表源里面都已经做好了，这个表是空调和

冰箱的情况，下一个是PDP TV使用SPM和没有使用的情况。这是苏州厂的一个图示和生产线上的照片。刚才提到如何提高封装上的技术，这里面取代了19颗的零件，在客户端电路板使用只需要一个模块就可以了。

　　谢谢大家！