进入低碳互联时代，随着可再生能源技术和电子工业的进步，电力能源、智慧交通、数字化工厂等对系统高能效要求越来越重要，加之政策持续推动——实现“碳达峰”和“碳中和”（以下简称“双碳”）的目标已是国际共识，在亚太地区尤其是我们国内对环境法规和能源管理标准日益严格，并已宣布碳排放力争于2030年前达到峰值，2060年前实现碳中和。对于各行业、各供应链企业来说，减碳提升能效也从环保议题，变身成为产业竞争力工程的关键一环。
超前布局长期战略性市场 创“碳中和”商机
在工业市场，能源优化或转型趋势愈发明显。意法半导体（以下简称“ST”）副总裁中国区总经理曹志平在近期举行的ST2021工业峰会上表示，在“碳达峰”“碳中和”的愿景指引下，目前的工业市场正在发生着很多前所未有的历史性的变革，围绕能源管理，能源结构的变化，能源利用的效率，工业市场的这些变化，蕴育着无数的来自关于技术、产业和商业的机会。
图1：ST副总裁中国区总经理曹志平
曹志平说，针对当前工业市场，ST准备有超过5000多种的产品和解决方案。在峰会现场，该公司围绕智慧基础设施、智慧农业、智能制造、智能绿色能源网络管理呈列有四大展区，并围绕电机控制、电源与能源管理、自动化布置了超过40多个展台。
对于ST而言，工业市场的长期战略是基于以下三个赋能趋势，即ST已超前布局的智慧出行、电力和能源、物联网和5G。其分别推出了电动汽车快充（PD）、高能效功率半导体微控制器、传感器、模拟和电源管理芯片等，藉此使得智慧出行帮助汽车制造商让每个人的驾驶更安全、更环保、更互联；让不同的行业能够全面提高能效、提高清洁能源的使用率；让智能互联设备广泛普及。
意法半导体总裁兼首席执行官Jean-Marc Chery强调说，“我们特别关注对可再生能源、绿色出行和能源效率有益的应用——如，工厂自动化、电动汽车充电基础设施、家用电器、太阳能和风能以及智能工厂机器人。”对于实现碳达峰、和碳中和的目标，ST也致力于实现这一目标计划，并是最早承诺实现碳中和的半导体行业公司。该公司将到2027年实现碳中和的承诺，并符合联合国在巴黎会议上部署的1.5摄氏度控温目标。同时，ST计划到2027年为所有工厂提供可再生能源。
图2：意法半导体总裁兼首席执行官Jean-Marc Chery
为实现这一目标，ST的工业市场策略是一方面不断提高创新产品和方案效率，另一方面使用可再生能源并提高能源利用效率。根据意法半导体亚太区功率分立和模拟产品部营销和应用副总裁Francesco Muggeri表示，ST特别为此建立了三个技术中心：电源和能源技术创新中心专注于能源产生和分配、计量、无线充电、电力系统、消费类电子产品电源、照明等。电机控制技术创新中心专注于专业电器、工业电机控制器、工业运输和其他消费品，以优化从电能到动能的转换效率。自动化技术创新中心重点关注智慧城市、智能楼宇、智能家居、智能农业、工业机器人、自动化，在这些领域我们需要支持电能的智能使用。
意法STM32是如何促进“碳中和”目标实现？
在具体产品技术领域，一方面，ST继续加大碳化硅（SiC)和氮化镓(GaN)上的投入。该举措有力于促进电动汽车的普及。另外，ST正在加快对碳化硅的产能投资，计划到2024年，把碳化硅晶圆产能提高到2017年的10倍，40%的衬底从内部采购。ST也在提高新加坡工厂的产能及SiC后工序产能，并投资扩建在摩洛哥Bouskoura以及中国深圳的封测厂。
图3：ST碳化硅产品优势
截止目前，ST可提供从650V到1700V不等的诸多产品，目前这类产品都是基于第三代碳化硅技术，并且都与未来能效相关的，能够节省高达50%的损耗，提高开关频率，降低使用成本。
图4：ST氮化镓产品战略
另一方面，ST全面的氮化镓产品战略，支持创新，缩短上市时间以及提升产量。该公司100V-650V的氮化镓产品可以覆盖在工业电源应用领域的各种场合，包括服务器、通信电源、个人穿戴设备、逆变器等等，ST内部在大力地发展200毫米的制造技术，同时和台积电合作，可以缩短产品的上市时间，以及提供可靠而稳定的产能。
譬如，ST推出的采用MasterGaN技术的超小尺寸65WType-C快充方案，系统转换效率远超业界同款大于98%，该公司预计到2025年，将拥有近10亿市场体量。ST认为，更小体积、更轻重量、更高功率密度、更低功耗的设备是满足环保和可持续需求的理想产品。
除此以外，在电机控制、工业自动化技术领域，ST也提供了非常广泛的产品组合进一步推动工业市场能效的提升及能源的利用率。如针对电机控制应用ST推出的STM32G0、G4系列等等。此外，还有STSPIN系统级封装电机控制器和栅极驱动器、ST功率分立器件，如IGBT、MDmeshMOSFET、IPM模块。
图5：变频式电机控制可以延长电器的使用寿命，减少设备噪音，节约能源
图6：ST工业自动化领域产品方案应用
ST亚太区功率分立和模拟产品器件部市场和应用副总裁 Francesco MUGGERI 沐杰励在媒体问答环节针对宽禁带（WBG）SiC、GaN器件能效问题进一步补充。他认为，在电源/能源领域，目前市场上主流厂商依然生产的是6英寸SiC晶圆，而ST已经率先推出了8英寸SiC晶圆样品，并且非常受汽车、工业市场青睐。他指出，在未来不久ST还将推出第四代、第五代SiC技术。
图7： ST亚太区功率分立和模拟产品器件部市场和应用副总裁 Francesco MUGGERI
至于GaN，ST将相继推出PowerGaN系列。包括常开的G-FET™技术、常闭型e-mode GHEMT™技术及带有嵌入式硅数字门的超快速氮化镓驱动器G-DRIVE™。目前ST已为其申请了STPower GaN和STI2GaN商标。STI2GaN主要面向汽车领域。STPower GaN的技术主要面向SMPS领域。
而在自动化领域，正如Francesco Muggeri前面讲述的，自动化应用需要大量的集成电路元器件。而半导体界数以提供广泛产品组合应用的意法半导体，可以提供所有所需的相应器件。如，通信产品，ST提供了用于楼宇家具自动化的KNX协议以及用于工业自动化应用的IO-link协议。那么，ST工业自动化应用如何赋能“碳中和”实现目标？
ST亚太区功率分立及模拟器件产品部，工业产品应用及市场总监, 自动化技术创新中心负责人 ALLAN LAGASCA举例指出，在智能家居中引入了STKNX解决方案可以实现80%的节能。最佳的例子是，如果一层楼的空调消耗1千瓦电能，那么如果将这个解决方案应用于30层楼，那么总共可以节省30千瓦电能。如果你能在房间没人时关掉电灯，那么就可以在这方面实现很好的能效。
图8：ST亚太区功率分立及模拟器件产品部，工业产品应用及市场总监, 自动化技术创新中心负责人 ALLAN LAGASCA
此外在能源优化方面，我们还可以看到STM32大家族中，继STM32L被推出至最新发布的STM32U5，都具备具备超低的功耗和安全认证，并且已广受电子工业市场欢迎。ST亚太区MCU和数字IC产品部、IoT/AI技术创新中心及数字营销副总裁 ARNAUD JULIENNE指出，借助集成ST MCU控制的逆变器技术已经实现了高达40%的节能优化，并且STM32 MCU大家族在智能手机、可穿戴设备等领域都有广泛的优异节能表现。
图9：ST亚太区MCU和数字IC产品部、IoT/AI技术创新中心及数字营销副总裁 ARNAUD JULIENNE
