【編者按】2021年，“雙碳”目標的實現(xiàn)對經(jīng)濟、科技都帶來巨大影響。作為電子信息技術(shù)的重要基礎(chǔ)，在“雙碳”目標實現(xiàn)之路中，集成電路產(chǎn)業(yè)自然不能作為旁觀者。過去的一年，“雙碳目標”對集成電路產(chǎn)業(yè)帶來哪些挑戰(zhàn)和機遇？哪些領(lǐng)域有望獲得高速增長？半導體產(chǎn)業(yè)鏈的各大廠商對于“雙碳”這個新賽道都有哪些布局？此文中，意法半導體亞太區(qū)功率分立和模擬產(chǎn)品器件部市場和應用副總裁 Francesco MUGGERI(沐杰勵)對ST助力“雙碳”目標實現(xiàn)的發(fā)展戰(zhàn)略和創(chuàng)新產(chǎn)品作了深入介紹。
意法半導體亞太區(qū)功率分立和模擬產(chǎn)品器件部市場和應用副總裁 Francesco MUGGERI(沐杰勵)
實現(xiàn)碳達峰、碳中和是我國重大戰(zhàn)略決策，綠色低碳將是我國未來經(jīng)濟社會發(fā)展的重要理念。貴公司在可持續(xù)發(fā)展及綠色低碳發(fā)展方面有哪些總體戰(zhàn)略、舉措和計劃？
氣候變化是全世界面臨的最大的經(jīng)濟和環(huán)境挑戰(zhàn)。中國、美國、印度和歐洲的碳排放量之和占全球碳排放總量的50%以上。這些國家地區(qū)制定了不同的碳中和路線圖。例如，我們知道中國已承諾在2060年實現(xiàn)碳中和。
鼓勵使用可再生能源解決方案，提高能源成本效益和經(jīng)濟性，是實現(xiàn)碳中和目標的一個關(guān)鍵因素，在這個方面，半導體行業(yè)可以發(fā)揮積極的作用。ST以可持續(xù)的方式為可持續(xù)發(fā)展的世界創(chuàng)造科技，這并不是什么新鮮事兒。自 1987 年公司創(chuàng)建以來，我們就一直在做這件事，并將其嵌入我們于 1995 年發(fā)布的第一個環(huán)境十誡中?？沙掷m(xù)發(fā)展原則已經(jīng)嵌入我們的經(jīng)營模式和企業(yè)文化25 年有余。事實上，意法半導體的創(chuàng)新技術(shù)和價值理念也有助于幫助客戶應對環(huán)境和社會兩大挑戰(zhàn)。
ST 的商業(yè)目標是通過推出新的功率半導體材料（SiC 和 GaN）和對傳統(tǒng)材料（硅）的不斷創(chuàng)新，在智慧出行應用領(lǐng)域，特別是電動汽車應用，保持市場領(lǐng)導地位，讓汽車駕駛變得更安全、更環(huán)保。我們也積極參與電源和能源轉(zhuǎn)換技術(shù)研發(fā)，尤其是各種可再生能源技術(shù)，滿足大多數(shù)應用的高能效要求。最后同樣重要是，我們還有實現(xiàn)和管理超低功耗系統(tǒng)的微控制器和ASIC 等器件，使城市、家庭和辦公場所變得更智能。
現(xiàn)在我們正在加快公司內(nèi)部的可持續(xù)發(fā)展行動，去年宣布到 2027 年實現(xiàn)碳中和這一目標，是最早作出碳中和承諾的半導體公司。為了實現(xiàn)這一宏偉目標，我們正在與所有利益相關(guān)者和主要減排組織共同行動。
重要的是我們做得更多更好。首先，我們將遵守在 2025 年之前將升溫控制在 1.5°C內(nèi)的目標（巴黎氣候大會協(xié)定COP21）。此外，我們還計劃到 2027前ST所有工廠全部使用可再生能源，這是我們應對氣候變化承諾中的重要一步，阻止氣候變化是一場需要集體行動的全球戰(zhàn)役。舉例來說，我們參與了蘋果公司的清潔能源計劃——我們可以提及這個名字，因為是公開信息。我們有自己的碳中和計劃，其中包括大幅降低能源消耗，這是我們在上個世紀90年代就已作出的首個承諾。 自1994 年以來，我們已將 PFC 排放量減少了 78%，因此，碳中和對我們來說并不是新鮮事情。
我想這就是為什么 ST 被 CDP 評選為 A級企業(yè)的原因——CDP是最嚴格的減碳評級標準，去年該組織在全球所有行業(yè)中只評選出277 家公司，ST很榮幸榜上有名。
（圖片來源：意法半導體）
垂直領(lǐng)域，“雙碳”目標帶來哪些挑戰(zhàn)和機遇？貴公司有哪些創(chuàng)新技術(shù)及解決方案，助力客戶實現(xiàn)低碳目標？
在分享關(guān)于機遇和挑戰(zhàn)的觀點之前，我先分享一下我們的能源轉(zhuǎn)換計劃。你們可能知道，許多國家正在利用可再生能源（尤其是太陽能和風能）發(fā)展本國的能源生產(chǎn)能力，以減少碳排放。作為半導體技術(shù)的領(lǐng)導者，我們在提供解決方案和創(chuàng)新技術(shù)方面發(fā)揮著重要作用。
接下來，輸儲電是另一個半導體可以創(chuàng)造價值的市場。芯片還在能源轉(zhuǎn)換鏈最后一個環(huán)節(jié)的用電市場發(fā)揮積極的作用。智慧城市、智能家居、電動汽車等交通運輸領(lǐng)域，都需要大量的半導體。ST專注充電站、數(shù)據(jù)中心、智能家居、智能樓宇、智慧城市、智能工廠等基礎(chǔ)設施，所有這些都需要大量的能源和創(chuàng)新設備。
（圖片來源：意法半導體）
因此，在這個能源轉(zhuǎn)換鏈中，半導體解決方案有很多機會。
減少能源浪費有兩種有效的方法。第一種方法是提高能效，在這個方面，我們提供能效更高的功率轉(zhuǎn)換產(chǎn)品，例如，能效高于94%的AC-DC功率變換芯片。
第二種方法是通過提高系統(tǒng)智能來最大程度地減少能源浪費，例如，當路上沒有汽車或行人時，我們是否需要點亮整條道路或一段路？不需要，對吧？但是，當有汽車或行人在路上行駛時，亮燈會提高安全性。智能系統(tǒng)可以在需要時自動地開關(guān)路燈，能夠更高效地使用能源。
在“碳中和”目標的實現(xiàn)路徑中，寬禁帶半導體技術(shù)被寄予厚望，貴公司如何看待SiC、GaN技術(shù)的未來發(fā)展？貴公司在相關(guān)領(lǐng)域有哪些優(yōu)勢技術(shù)和產(chǎn)品？未來有哪些布局和規(guī)劃？
碳化硅 (SiC) 和氮化鎵 (GaN) 是我們在電力電子領(lǐng)域的兩個重點投資項目。我們還投資創(chuàng)建了自己的 SiC 原材料晶圓制造能力，通過收購Norstel AB（現(xiàn)更名為ST Silicon Carbide AB），我們成為一家全盤掌控SiC供應鏈的制造商。對于碳化硅，我們還加強了與供應商的合作伙伴關(guān)系，簽訂了超過7.5億顆晶圓供應協(xié)議，以便靈活地滿足市場需求。我們還剛剛發(fā)布了第三代 STPOWER SiC 產(chǎn)品，并投入巨資支持我們的汽車和工業(yè)計劃，預計 2024 年這項計劃將實現(xiàn)10 億美元的SiC 收入。
現(xiàn)在，我們提供各種采用不同技術(shù)的STPOWER SiC 產(chǎn)品，電壓范圍從 650V 到 1700V，包括剛剛發(fā)布的第三代產(chǎn)品。這一切都是為了提高能效。這些器件可以降低能量損失50%，并提高開關(guān)頻率，縮減產(chǎn)品尺寸，降低重量以及擁有成本。
氮化鎵 (GaN) 是另一項前景非常光明的重要技術(shù)。事實上，我們有一個產(chǎn)品系列已經(jīng)上市，產(chǎn)品性能非常好，令人印象深刻。該系列叫做MASTERGAN，在封裝中集成 GaN HEMT 晶體管和匹配的硅驅(qū)動器，可降低在應用中集成這些高能效器件的復雜性和難度。
我們預計到 2025 年，GaN 市場規(guī)模可能會略低于 10 億美元。GaN 器件可以讓應用實現(xiàn)更高的能效、更高的功率密度和更小的尺寸。這項技術(shù)還減少了功率損耗，在某些應用中，是滿足環(huán)保和可持續(xù)要求的理想產(chǎn)品。
我們收購了GaN 技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新公司 EXAGAN 的多數(shù)股權(quán)，并與代工廠建立合作伙伴關(guān)系，以縮短上市時間，并實現(xiàn)多地量產(chǎn)。我們還將推出G-HEMT e-mode 系列GaN 晶體管，并將在明年下半年推出G-FET d-mode 系列。目標應用包括消費類電子產(chǎn)品，例如，充電器、PC機外部電源適配器、LED 照明驅(qū)動器、電視機等家電內(nèi)部電源。全球消費電子產(chǎn)品的產(chǎn)量很大，如果提高能效，可大幅減少二氧化碳排放。在功率更高的應用中，ST的 PowerGaN器件還能讓電信電源、工業(yè)驅(qū)動電機、太陽能逆變器、電動汽車及充電機受益。G-FET 和 G-HEMT 都屬于 STPOWER 產(chǎn)品組合的 PowerGaN 系列。因此，我們還將推出主要針對汽車市場的STI2GaN，不久后還將推出更多的基于GaN 的新技術(shù)，豐富我們的 GaN 產(chǎn)品組合。
（圖片來源：意法半導體）
綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新應用是實現(xiàn)碳中和目標的重要一環(huán)，半導體領(lǐng)域是否有應用于綠色低碳領(lǐng)域的共用性技術(shù)及產(chǎn)品？
實現(xiàn)碳中和有兩種重要方法，首先提高能效。因此，我們提供功率變換效率更高的產(chǎn)品和技術(shù)；第二種方法是利用智能技術(shù)提高能效，減少能源浪費。
我們以電器廣泛使用的電機控制為例解釋智能技術(shù)的好處。電機控制轉(zhuǎn)向變頻控制的趨勢日漸加強。變頻電機控制可以延長電器的使用壽命，降低噪音，節(jié)能降耗。
另一個例子是工業(yè)自動化。工業(yè)自動化適合利用智能技術(shù)提高能效。從使用傳感收集數(shù)據(jù)，到MCU 處理傳感數(shù)據(jù)，ST提供支持本地系統(tǒng)的自動化技術(shù)。ST的自動化技術(shù)可以簡化多協(xié)議通信，簡化從本地數(shù)據(jù)邊緣到集中數(shù)據(jù)處理再到遠程云端的計算處理。
自動化系統(tǒng)需要很多芯片，ST擁有自動化所需的全部芯片。我們擁有能夠處理最先進協(xié)議的通信產(chǎn)品，例如，家庭和辦公自動化KNX芯片以及IO-Link工業(yè)用通信芯片。
對2022年半導體市場發(fā)展前景有哪些預期？哪些細分市場有望受益于“雙碳”目標實現(xiàn)而得到爆發(fā)式增長？
我們很早就確定，能源、物聯(lián)網(wǎng)和 5G半導體市場有發(fā)展前景，多年來將其列為我們公司戰(zhàn)略的組成部分。疫情使這些高能效的半導體技術(shù)變得更加重要。我們已經(jīng)看到這類半導體的潛在增長趨勢在疫情期間在加強。我們預計到明年這些趨勢將繼續(xù)加速發(fā)展。這些趨勢與雙碳承諾完全一致。
在智能出行方面，我們看到全球各國特別是中國政府都出臺了鼓勵政策和投資計劃，加快推動汽車電動化進程，汽車市場預測報告中的電動汽車普及體現(xiàn)了政府支持。我們知道，中國在這個領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。ST與深圳的比亞迪等頭部電動汽車大公司密切合作。
電動汽車普及還將拉動快速充電站等基礎(chǔ)設施投資。在每個充電站中，半導體價值超過 300美元，以基于先進的高性能MCU和SiC MOSFET的數(shù)字充電解決方案為主。ST產(chǎn)品和技術(shù)在這些方面上處于領(lǐng)先地位。
在電力和能源領(lǐng)域，在政府政策和投資計劃的支持下，對電網(wǎng)、綠色公共交通和能源轉(zhuǎn)型等關(guān)鍵基礎(chǔ)設施的投資正在擴大。中國在支持能源轉(zhuǎn)型方面處于領(lǐng)先地位，并承諾實現(xiàn)碳中和。中國正在提高可再生能源的利用率，例如，利用風能、太陽能和水力發(fā)電，利用太陽能供暖，利用生物燃料為運輸工具提供動力燃料。
在這方面，風能和太陽能兩種可再生能源技術(shù)需要大量使用電子產(chǎn)品，SiC 和GaN再次發(fā)揮重要作用。今天，碳化硅是風能和太陽能大功率應用的理想選擇。GaN特別適用于所謂的太陽能系統(tǒng)流或微型逆變器，例如，在太陽能功率變換中，STPOWER 碳化硅器件幫助中國主要的新能源公司提高光伏板和光伏逆變器的能效，降低成本。
在物聯(lián)網(wǎng)和 5G 領(lǐng)域，市場需求在過去一年中再次增長。我們已經(jīng)看到智能家電市場強勁崛起，頂級行業(yè)專家預測未來幾年將進一步加速。
在正在經(jīng)歷“綠色經(jīng)濟”轉(zhuǎn)型的智能家居、智能建筑和智慧城市領(lǐng)域，意法半導體的高能效產(chǎn)品，包括微控制器、傳感器、連接和安全解決方案、電源管理產(chǎn)品等等，將會再次找到用武之地。
