我們經(jīng)常聽(tīng)到關(guān)于可持續(xù)發(fā)展的討論,，但它到底是什么?

可持續(xù)發(fā)展挑戰(zhàn)

在《牛津英語(yǔ)詞典》中,，可持續(xù)發(fā)展的最新定義是“環(huán)境上可持續(xù)的特性;在避免自然資源長(zhǎng)期耗盡的同時(shí),，可以維持或繼續(xù)運(yùn)行某種過(guò)程或某家企業(yè)的程度?！边@是一個(gè)復(fù)雜的概念，有三個(gè)方面值得談?wù)摗?/p>

首先是影響。用最簡(jiǎn)單的話來(lái)說(shuō),，可持續(xù)發(fā)展關(guān)乎我們的子孫后代,，關(guān)乎我們將給他們留下一個(gè)怎樣的世界1。我們經(jīng)常談?wù)摥h(huán)境,，好像它是一種獨(dú)立的事物,，但環(huán)境重要的原因在于我們?nèi)茧x不開(kāi)它。很難想象有比這更重要的影響,。作為工程師,，讓世界變得更加美好不正是我們研發(fā)技術(shù)的意義所在嗎?這聽(tīng)起來(lái)或許有些幼稚，但結(jié)合以下兩個(gè)方面考慮的話則不然,。

其次是范圍,。當(dāng)然，范圍是全球性的,。我們可以改善本地環(huán)境,，但要真正使世界變得更加美好，我們必須從全球角度去思考和行動(dòng),。這意味著我們可以超越國(guó)家邊界和政治的方式發(fā)展我們的技術(shù),，但仍在我們社會(huì)的價(jià)值結(jié)構(gòu)內(nèi)運(yùn)作。作為工程師,，我們希望我們的技術(shù)在全球范圍內(nèi)使用,，這意味著我們要了解業(yè)務(wù)，而不僅僅是技術(shù),。

最后是平衡,。可持續(xù)發(fā)展意味著在環(huán)境,、社會(huì)公平和經(jīng)濟(jì)之間達(dá)成平衡1,。我們生活在一個(gè)技術(shù)創(chuàng)造價(jià)值的世界中，但前提是人們可以使用技術(shù),。經(jīng)濟(jì)上的現(xiàn)實(shí)是,，消費(fèi)者購(gòu)買(mǎi)模式正在發(fā)生變化。實(shí)際上,，任何被視為“綠色”的產(chǎn)品相比于同等的“非綠色”產(chǎn)品可能都有一個(gè)溢價(jià),。食品就是一個(gè)例子，諸如Whole Foods這樣的公司正是從綠色食品的溢價(jià)中獲利,。但不止于此,，可持續(xù)性可以增加我們的技術(shù)所創(chuàng)造的價(jià)值，汽車(chē),、半導(dǎo)體和軟件是下一個(gè)重要領(lǐng)域,。

半導(dǎo)體和軟件比以往任何時(shí)候都重要

半導(dǎo)體在我們生活中的作用已然眾所周知,。新冠大流行使世界的許多行業(yè)受到重創(chuàng)。現(xiàn)在,，隨著世界日漸走出大流行,，我們看到消費(fèi)者需求急劇增長(zhǎng)——從消費(fèi)電子到汽車(chē)等都是如此。供應(yīng)緊張,，成本上升,，市場(chǎng)動(dòng)蕩。半導(dǎo)體行業(yè)迎來(lái)重大反彈,，年同比增長(zhǎng)26%,，年收入現(xiàn)已超過(guò)6000億美元2，相當(dāng)于地球上每個(gè)人每年近100美元,。

全球半導(dǎo)體市場(chǎng)規(guī)模：從1990年到2022年(單位為十億美元)

如此顯著的增長(zhǎng)是否意味著下跌即將來(lái)臨?目前還不清楚,。但是，半導(dǎo)體市場(chǎng)歷經(jīng)多個(gè)經(jīng)濟(jì)周期,，一直表現(xiàn)出很強(qiáng)的韌性,。實(shí)際上，在過(guò)去的三十年中,，半導(dǎo)體市場(chǎng)增長(zhǎng)的平均復(fù)合年增長(zhǎng)率超過(guò)8.5%,。之所以有這種韌性，是因?yàn)榘雽?dǎo)體對(duì)電氣化,、經(jīng)驗(yàn),、自動(dòng)化、通信等領(lǐng)域的大趨勢(shì)提供了日益強(qiáng)大且深刻的支持,。

半導(dǎo)體行業(yè)很大,，而芯片創(chuàng)造的價(jià)值則更大，估計(jì)達(dá)到數(shù)十萬(wàn)億美元3,，其原因在于芯片的工作方式,。半導(dǎo)體芯片測(cè)量我們周?chē)氖澜纾幚硇盘?hào),，驅(qū)動(dòng)云計(jì)算,，并使軟件能夠在計(jì)算機(jī)、手機(jī),、汽車(chē),、工廠等環(huán)境中運(yùn)行。簡(jiǎn)言之,，沒(méi)有芯片,，我們現(xiàn)在所依賴(lài)的大部分技術(shù)將不復(fù)存在。在芯片上運(yùn)行的軟件以及綠色溢價(jià)所帶來(lái)的額外價(jià)值,，大大加強(qiáng)了技術(shù)的影響力,。

ADI技術(shù)的影響

當(dāng)我們努力對(duì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生積極影響時(shí)，我們首先需要了解如何衡量它,。影響不僅僅是我們使用自己的技術(shù)去做什么,，而且包括客戶(hù)如何使用ADI技術(shù)來(lái)影響環(huán)境。溫室氣體(GHG)排放是衡量影響的一種方法,。實(shí)際上,，運(yùn)輸、建筑物/制造業(yè)和電力占全球溫室氣體總排放的74%4,。

我們開(kāi)發(fā)了一個(gè)模型來(lái)測(cè)算使用ADI技術(shù)的客戶(hù)能夠減少多少排放,，如上圖所示。使用ADI技術(shù)的客戶(hù)到2025年有望每年減少2.5億噸的溫室氣體排放,，到2030年有望減少近6億噸的溫室氣體排放,。6億噸是什么概念呢?據(jù)估計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放的“凈零”平衡,，世界每年需要減排510億噸4,。當(dāng)然，還有其他類(lèi)型的ADI技術(shù)也能產(chǎn)生影響,，日后可以把這些技術(shù)添加進(jìn)來(lái),。但首先，我們來(lái)深入研究電氣化,。

? 半導(dǎo)體和電氣化的增長(zhǎng)

電氣化是一個(gè)寬泛的概念,，不僅包括所有類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)(EV)，而且包括任何有插頭的東西,。它還涵蓋了所有帶插頭的東西所連接的電網(wǎng),。從經(jīng)濟(jì)角度看，汽車(chē)行業(yè)正迅速成為對(duì)電網(wǎng)影響最顯著的因素之一,。實(shí)際上,，汽車(chē)行業(yè)正處于其歷史上最重要的變革階段。截至今天,，所有主要OEM都宣布要將投資從汽油發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)輛轉(zhuǎn)向電動(dòng)車(chē)輛,。對(duì)于半導(dǎo)體和軟件公司來(lái)說(shuō)，這是個(gè)好消息,。

電動(dòng)汽車(chē)的半導(dǎo)體含量是內(nèi)燃機(jī)(汽油驅(qū)動(dòng))汽車(chē)的3倍,。 在接下來(lái)的5年，預(yù)計(jì)電動(dòng)汽車(chē)將增長(zhǎng)近8倍,。

當(dāng)今汽車(chē)平均包含價(jià)值450美元的半導(dǎo)體部件,。然而，電動(dòng)汽車(chē)平均包含的半導(dǎo)體價(jià)值是上述價(jià)值的大約3倍5,。當(dāng)前,，公路6上的電動(dòng)汽車(chē)有1600萬(wàn)輛,，在接下來(lái)的5年，預(yù)計(jì)這一數(shù)字將增長(zhǎng)到1.25億以上,。這意味著,，您可以預(yù)期，在未來(lái)5到10年,，所有汽車(chē)半導(dǎo)體中的一半將用在電動(dòng)汽車(chē)上,。

而且，不僅是汽車(chē)中的硬件內(nèi)容在增長(zhǎng),，軟件內(nèi)容同樣在大幅增長(zhǎng),。到2030年，預(yù)計(jì)軟件將成為汽車(chē)行業(yè)最大的收入來(lái)源,，甚至大于汽車(chē)銷(xiāo)售7,。這種結(jié)構(gòu)性變化為ADI等公司創(chuàng)造半導(dǎo)體附加值提供了巨大機(jī)會(huì)。實(shí)際上,，ADI現(xiàn)在已經(jīng)在獲取這種價(jià)值,。例如，ADI最近推出的無(wú)線BMS技術(shù)建立在從頭開(kāi)發(fā)的完整ADI平臺(tái)上,，不僅包括硬件,，而且包括全新的無(wú)線協(xié)議棧8。該系統(tǒng)支持無(wú)線更新,，并實(shí)現(xiàn)了行業(yè)最高的安全評(píng)級(jí),。

從技術(shù)角度看，電池是電動(dòng)汽車(chē)的賦能系統(tǒng),。電動(dòng)汽車(chē)電池必須連接到電網(wǎng)才能充電,，它們也可以用作儲(chǔ)能元件，以將能量放回電網(wǎng)中,。消費(fèi)者,、收費(fèi)公司和OEM如何償付這種能源的業(yè)務(wù)模式正在持續(xù)發(fā)展，您會(huì)看到生態(tài)系統(tǒng)將繼續(xù)發(fā)生變化,。

ADI為充電電纜的兩端提供技術(shù),。在車(chē)輛方面，ADI是市場(chǎng)領(lǐng)先的半導(dǎo)體和軟件供應(yīng)商,，其電池管理系統(tǒng)(BMS)負(fù)責(zé)電池,、車(chē)輛推進(jìn)系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的電能傳輸。

電動(dòng)汽車(chē)的興起對(duì)電網(wǎng)的管理方式有重大影響,。首先考慮電氣負(fù)載,。1.25億輛電動(dòng)汽車(chē)的最大負(fù)載約為10TWh。這與世界總發(fā)電量的預(yù)期增長(zhǎng)(從25,000到28,000TWh)9相比很小,，但當(dāng)電動(dòng)汽車(chē)在基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)部移動(dòng)時(shí),，其負(fù)載在時(shí)間上和空間上都有獨(dú)特的動(dòng)態(tài)性,。因此，不僅要求能夠處理總負(fù)載,，還必須進(jìn)行實(shí)時(shí)管理,，從而向電網(wǎng)上的所有電氣設(shè)備無(wú)縫且零中斷地輸送電力。

在充電電纜的電網(wǎng)端,，ADI提供精密測(cè)量、控制和實(shí)時(shí)信號(hào)處理技術(shù),。實(shí)際上,，ADI技術(shù)已被用于世界上復(fù)雜度非常高的二次變電站，為電網(wǎng)邊緣增加智能,，以確?？煽康碾娏斔秃碗娋W(wǎng)管理10。隨著新的能源和新的負(fù)載的加入,，電網(wǎng)變得越來(lái)越去中心化,，噪聲越來(lái)越高，我們預(yù)期此類(lèi)設(shè)備將成為新的標(biāo)準(zhǔn),。

最后,，我們談?wù)勄鍧嵞茉础１M管化石燃料將繼續(xù)滿(mǎn)足世界能源需求的一部分,，但未來(lái)的大部分增長(zhǎng)將由清潔能源實(shí)現(xiàn),。清潔能源使用量的爬升正在全球范圍內(nèi)發(fā)生，這不僅是由氣候協(xié)定推動(dòng)的,，而且是由經(jīng)濟(jì)因素推動(dòng)的,。太陽(yáng)能和風(fēng)能要比石油便宜，相比于加汽油,，電動(dòng)汽車(chē)消費(fèi)者更喜歡充電帶來(lái)的便利和省錢(qián),。

然而，清潔能源的特點(diǎn)是間歇式運(yùn)行,，因此必須使用儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行管理,，使其平穩(wěn)地進(jìn)入電網(wǎng)。盡管儲(chǔ)能市場(chǎng)比電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)要小得多,，但儲(chǔ)能系統(tǒng)的增長(zhǎng)速度超過(guò)電動(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)的速度,，并且依賴(lài)于針對(duì)特定使用場(chǎng)景定制的精密BMS。這項(xiàng)挑戰(zhàn)為ADI開(kāi)發(fā)的精密和處理技術(shù)提供了重要機(jī)會(huì),。

? 10年后的電網(wǎng)

1. 電動(dòng)汽車(chē)充電樁

? 無(wú)處不在的交流和直流充電將使電網(wǎng)承壓

? 新興車(chē)輛到電網(wǎng)應(yīng)用

? 新能源市場(chǎng)將支持需求響應(yīng)

2. 電網(wǎng)自動(dòng)化

? 電氣化意味著電網(wǎng)負(fù)荷增加

? 需要技術(shù)來(lái)監(jiān)控和優(yōu)化功率流

? 新興需求響應(yīng)應(yīng)用將減輕電網(wǎng)壓力

? 需要快速精確地定位故障

3. 智能儀表

? 產(chǎn)生更多數(shù)據(jù)以監(jiān)控能量流動(dòng)

? 導(dǎo)致邊緣處理和洞察增多

? 支持更好地識(shí)別和定位故障

? 支持更好地利用電網(wǎng)

4. 分布式可再生能源

? 更多可再生能源的部署帶來(lái)電能質(zhì)量問(wèn)題

? 較小慣性導(dǎo)致電網(wǎng)頻率不穩(wěn)定

? 需要先進(jìn)的智能逆變器

讓未來(lái)加速到來(lái)

展望未來(lái),，我們看到半導(dǎo)體的減排影響給上游供應(yīng)鏈帶來(lái)壓力，迫使其隨著時(shí)間推移而變得更加環(huán)保,。實(shí)現(xiàn)真正的零碳物料供應(yīng)對(duì)半導(dǎo)體而言十分困難,。但是,，占先機(jī)者將能獲得溢價(jià)。當(dāng)今的消費(fèi)者愿意為綠色產(chǎn)品支付更多費(fèi)用,，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體也是如此,。所以，這個(gè)目標(biāo)值得追求,。我們什么時(shí)候會(huì)看到零碳排放晶圓制造廠?或者零碳排放封裝?

還有其他舉措,。例如，ADI基于其在BMS領(lǐng)域中的行業(yè)領(lǐng)先地位,，正在制定一項(xiàng)新的重大計(jì)劃,，旨在實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的電池。ADI與合作伙伴一道對(duì)電池生命周期開(kāi)展研究,，以便檢測(cè)異常,，監(jiān)控電池健康狀況，并評(píng)估電池離開(kāi)車(chē)輛以后的梯次利用價(jià)值,。這些成果對(duì)于行業(yè),、ADI和可持續(xù)發(fā)展途徑而言是激動(dòng)人心的新發(fā)展。

我們對(duì)地球的影響從未像如今這般重要,。ADI的影響力使我們能夠保持行業(yè)創(chuàng)新領(lǐng)頭羊的地位,。我們正處于讓世界變得更具可持續(xù)發(fā)展能力的起步階段，而半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)的電氣化是加速實(shí)現(xiàn)“凈零”未來(lái)的關(guān)鍵技術(shù),。

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