進入低碳互聯時代，隨著可再生能源技術和電子工業的進步，電力能源、智慧交通、數字化工廠等對系統高能效要求越來越重要，加之政策持續推動——實現“碳達峰”和“碳中和”（以下簡稱“雙碳”）的目標已是國際共識，在亞太地區尤其是我們國內對環境法規和能源管理標準日益嚴格，并已宣布碳排放力爭于2030年前達到峰值，2060年前實現碳中和。對于各行業、各供應鏈企業來說，減碳提升能效也從環保議題，變身成為產業競爭力工程的關鍵一環。
超前布局長期戰略性市場 創“碳中和”商機
在工業市場，能源優化或轉型趨勢愈發明顯。意法半導體（以下簡稱“ST”）副總裁中國區總經理曹志平在近期舉行的ST2021工業峰會上表示，在“碳達峰”“碳中和”的愿景指引下，目前的工業市場正在發生著很多前所未有的歷史性的變革，圍繞能源管理，能源結構的變化，能源利用的效率，工業市場的這些變化，蘊育著無數的來自關于技術、產業和商業的機會。
圖1：ST副總裁中國區總經理曹志平
曹志平說，針對當前工業市場，ST準備有超過5000多種的產品和解決方案。在峰會現場，該公司圍繞智慧基礎設施、智慧農業、智能制造、智能綠色能源網絡管理呈列有四大展區，并圍繞電機控制、電源與能源管理、自動化布置了超過40多個展臺。
對于ST而言，工業市場的長期戰略是基于以下三個賦能趨勢，即ST已超前布局的智慧出行、電力和能源、物聯網和5G。其分別推出了電動汽車快充（PD）、高能效功率半導體微控制器、傳感器、模擬和電源管理芯片等，藉此使得智慧出行幫助汽車制造商讓每個人的駕駛更安全、更環保、更互聯；讓不同的行業能夠全面提高能效、提高清潔能源的使用率；讓智能互聯設備廣泛普及。
意法半導體總裁兼首席執行官Jean-Marc Chery強調說，“我們特別關注對可再生能源、綠色出行和能源效率有益的應用——如，工廠自動化、電動汽車充電基礎設施、家用電器、太陽能和風能以及智能工廠機器人。”對于實現碳達峰、和碳中和的目標，ST也致力于實現這一目標計劃，并是最早承諾實現碳中和的半導體行業公司。該公司將到2027年實現碳中和的承諾，并符合聯合國在巴黎會議上部署的1.5攝氏度控溫目標。同時，ST計劃到2027年為所有工廠提供可再生能源。
圖2：意法半導體總裁兼首席執行官Jean-Marc Chery
為實現這一目標，ST的工業市場策略是一方面不斷提高創新產品和方案效率，另一方面使用可再生能源并提高能源利用效率。根據意法半導體亞太區功率分立和模擬產品部營銷和應用副總裁Francesco Muggeri表示，ST特別為此建立了三個技術中心：電源和能源技術創新中心專注于能源產生和分配、計量、無線充電、電力系統、消費類電子產品電源、照明等。電機控制技術創新中心專注于專業電器、工業電機控制器、工業運輸和其他消費品，以優化從電能到動能的轉換效率。自動化技術創新中心重點關注智慧城市、智能樓宇、智能家居、智能農業、工業機器人、自動化，在這些領域我們需要支持電能的智能使用。
意法STM32是如何促進“碳中和”目標實現？
在具體產品技術領域，一方面，ST繼續加大碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）上的投入。該舉措有力于促進電動汽車的普及。另外，ST正在加快對碳化硅的產能投資，計劃到2024年，把碳化硅晶圓產能提高到2017年的10倍，40%的襯底從內部采購。ST也在提高新加坡工廠的產能及SiC后工序產能，并投資擴建在摩洛哥Bouskoura以及中國深圳的封測廠。
圖3：ST碳化硅產品優勢
截止目前，ST可提供從650V到1700V不等的諸多產品，目前這類產品都是基于第三代碳化硅技術，并且都與未來能效相關的，能夠節省高達50%的損耗，提高開關頻率，降低使用成本。
圖4：ST氮化鎵產品戰略
另一方面，ST全面的氮化鎵產品戰略，支持創新，縮短上市時間以及提升產量。該公司100V-650V的氮化鎵產品可以覆蓋在工業電源應用領域的各種場合，包括服務器、通信電源、個人穿戴設備、逆變器等等，ST內部在大力地發展200毫米的制造技術，同時和臺積電合作，可以縮短產品的上市時間，以及提供可靠而穩定的產能。
譬如，ST推出的采用MasterGaN技術的超小尺寸65WType-C快充方案，系統轉換效率遠超業界同款大于98%，該公司預計到2025年，將擁有近10億市場體量。ST認為，更小體積、更輕重量、更高功率密度、更低功耗的設備是滿足環保和可持續需求的理想產品。
除此以外，在電機控制、工業自動化技術領域，ST也提供了非常廣泛的產品組合進一步推動工業市場能效的提升及能源的利用率。如針對電機控制應用ST推出的STM32G0、G4系列等等。此外，還有STSPIN系統級封裝電機控制器和柵極驅動器、ST功率分立器件，如IGBT、MDmeshMOSFET、IPM模塊。
圖5：變頻式電機控制可以延長電器的使用壽命，減少設備噪音，節約能源
圖6：ST工業自動化領域產品方案應用
ST亞太區功率分立和模擬產品器件部市場和應用副總裁 Francesco MUGGERI 沐杰勵在媒體問答環節針對寬禁帶（WBG）SiC、GaN器件能效問題進一步補充。他認為，在電源/能源領域，目前市場上主流廠商依然生產的是6英寸SiC晶圓，而ST已經率先推出了8英寸SiC晶圓樣品，并且非常受汽車、工業市場青睞。他指出，在未來不久ST還將推出第四代、第五代SiC技術。
圖7： ST亞太區功率分立和模擬產品器件部市場和應用副總裁 Francesco MUGGERI
至于GaN，ST將相繼推出PowerGaN系列。包括常開的G-FET?技術、常閉型e-mode GHEMT?技術及帶有嵌入式硅數字門的超快速氮化鎵驅動器G-DRIVE?。目前ST已為其申請了STPower GaN和STI2GaN商標。STI2GaN主要面向汽車領域。STPower GaN的技術主要面向SMPS領域。
而在自動化領域，正如Francesco Muggeri前面講述的，自動化應用需要大量的集成電路元器件。而半導體界數以提供廣泛產品組合應用的意法半導體，可以提供所有所需的相應器件。如，通信產品，ST提供了用于樓宇家具自動化的KNX協議以及用于工業自動化應用的IO-Link協議。那么，ST工業自動化應用如何賦能“碳中和”實現目標？
ST亞太區功率分立及模擬器件產品部，工業產品應用及市場總監， 自動化技術創新中心負責人 ALLAN LAGASCA舉例指出，在智能家居中引入了STKNX解決方案可以實現80%的節能。最佳的例子是，如果一層樓的空調消耗1千瓦電能，那么如果將這個解決方案應用于30層樓，那么總共可以節省30千瓦電能。如果你能在房間沒人時關掉電燈，那么就可以在這方面實現很好的能效。
圖8：ST亞太區功率分立及模擬器件產品部，工業產品應用及市場總監， 自動化技術創新中心負責人 ALLAN LAGASCA
此外在能源優化方面，我們還可以看到STM32大家族中，繼STM32L被推出至最新發布的STM32U5，都具備具備超低的功耗和安全認證，并且已廣受電子工業市場歡迎。ST亞太區MCU和數字IC產品部、IoT/AI技術創新中心及數字營銷副總裁 ARNAUD JULIENNE指出，借助集成ST MCU控制的逆變器技術已經實現了高達40%的節能優化，并且STM32 MCU大家族在智能手機、可穿戴設備等領域都有廣泛的優異節能表現。
圖9：ST亞太區MCU和數字IC產品部、IoT/AI技術創新中心及數字營銷副總裁 ARNAUD JULIENNE