綠色設(shè)計——工程師不可回避的時代命題
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節(jié)約一張紙，少開一天車，出門隨手關(guān)燈，更換節(jié)能電器……如今這些低碳生活方式已經(jīng)處處可見。
北京大學(xué)軟件與微電子學(xué)院微納電子發(fā)展戰(zhàn)略研究室王永文主任表示，在后工業(yè)時代，人口的過度增長是造成能源過度消耗的主要原因，環(huán)境污染已經(jīng)成為制約能源發(fā)展的主要因素。
為此，人們開始將節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)工作提到了議事日程上來，各國都出臺了包括環(huán)保法規(guī)、稅收政策等節(jié)能減排的種種舉措，并通過調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、資金投入、技術(shù)進(jìn)步等手段來將節(jié)能減排付諸實施。
而對于先進(jìn)電子產(chǎn)品的設(shè)計工程師來說，如何采用更為先進(jìn)的電子器件，為人類提供更為節(jié)能的電子產(chǎn)品，成為新在歷史使命。
半導(dǎo)體技術(shù)為節(jié)能做出重大貢獻(xiàn)
集成電路的發(fā)明與產(chǎn)業(yè)發(fā)展將人類社會帶進(jìn)了信息時代，以集成電路為基礎(chǔ)的信息產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界第一大產(chǎn)業(yè)。與此同時，半導(dǎo)體技術(shù)在開發(fā)新能源、提高能源效率等方面都發(fā)揮著越來越重要的作用。美國節(jié)能經(jīng)濟(jì)委員會在2009年發(fā)表的《半導(dǎo)體技術(shù)美國能源生產(chǎn)力革新的希望》研究報告中指出，基于過去半導(dǎo)體技術(shù)對節(jié)能的貢獻(xiàn)，預(yù)計到2030年全美將節(jié)省27%的能量。
圖1：美國能源情報署對半導(dǎo)體產(chǎn)品為美國帶來的節(jié)能效果預(yù)測
據(jù)美國能源情報署預(yù)測，如繼續(xù)保持電器產(chǎn)品的效率不變，那么到2030年，美國全年用電量將比使用節(jié)能型家電產(chǎn)品高出1.896×109kW•h；而如果政府大力支持節(jié)能家電的使用并推出相關(guān)政策的話，則還能夠節(jié)省電力約1.242×109kW•h！
以半導(dǎo)體技術(shù)推動下的智能電網(wǎng)為例，2008年中國社會用電總量近35000億千瓦時，實現(xiàn)電網(wǎng)信息化之后，每年在配電輸電用電等環(huán)節(jié)即可節(jié)約5%至10%的電力資源，節(jié)省價值近2000億元人民幣。
圖2：智能電網(wǎng)的使用將為中國社會用電總量帶來的降低效果預(yù)測
據(jù)國網(wǎng)能源研究院電力供需實驗室預(yù)測，2011-2020年，電網(wǎng)智能化可使全社會最高用電負(fù)荷下降約4900萬kW，假設(shè)每下降1kW少建設(shè)1kVA變電容量，按3700元/kVA電網(wǎng)設(shè)備投資造價測算，可減少電網(wǎng)建設(shè)投資需求約1800億元。
如此這般，半導(dǎo)體技術(shù)支撐下的智能社區(qū)、智能交通、智能家居、智能工廠等等，同樣為節(jié)能型社會做出巨大貢獻(xiàn)。
綠色設(shè)計漸成潮流
對于應(yīng)用電子工程師而言，“綠色設(shè)計”不僅僅意味著使用符合RoHS環(huán)保法規(guī)的元器件，更為重要的是設(shè)計出工作穩(wěn)定、性能可靠、功能強(qiáng)大、質(zhì)量優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)耐用的電子產(chǎn)品，以減少電子垃圾和廢舊電池，這需要我們建立新的“綠色設(shè)計”理念，因此電子設(shè)計同樣也要倡導(dǎo)“綠色設(shè)計”。
安陽工學(xué)院電子信息與電氣工程學(xué)院副院長秦長海教授認(rèn)為，真正做到“綠色設(shè)計”并不容易，一方面要求工程師擁有深厚的設(shè)計理念和設(shè)計水平，同時要把它當(dāng)成一種習(xí)慣。這需要從學(xué)生時代就要開始進(jìn)行“綠色設(shè)計”理念的教育，養(yǎng)成節(jié)能為先的設(shè)計習(xí)慣。