探索未来能源管理：为何说宽禁带半导体是实现碳中和的关键之一？

在当今全球积极推动绿色能源转型、应对气候变化的关键时期，半导体技术的创新成为实现高能效与可持续发展的核心驱动力之一。

3月28日，在国际集成电路展览会暨研讨会（IIC Shanghai 2025）期间举办的“2025国际绿色能源生态发展峰会”上，意法半导体（ST）中国区功率分立和模拟产品器件部市场及应用副总裁Francesco Muggeri发表了题为“创新半导体，实现高能效和高性价比解决方案的关键”的演讲。他不仅介绍了公司概况，还深入探讨了创新的本质以及意法半导体在可持续发展方面的努力和成果。​

ST全球布局与技术实力​

作为一家国际性企业，ST于全球多地设有办事处，总部设于日内瓦。该公司目前共拥有14个生产基地。截至目前，其员工总数约为5万人，其中约9千名研发人员。然而，更为关键的是明确ST的核心竞争力所在，即技术优势。在技术创新方面，ST领先于许多同行，并持有众多技术专利，构建了市场上独一无二的技术组合，这充分展示了ST技术的独特价值。

具体而言，这些技术直接转化为多样化的优质产品。ST提供广泛的产品系列，覆盖范围极广。据Omdia的数据，ST是全球第一的SiC MOSFET和模块供应商；高压MOSFET排名第二；另外在汽车电气化领域，ST全球排名第一；工业领域中位列第三 ；通用微控制器（MCU）市场则占据龙头地位。此外，关于MEMS和传感器器件技术，作为早期设计者之一，Muggeri见证并参与了这项技术的发展历程，如今它已成为每一部手机不可或缺的一部分。“可以说，ST的产品无处不在，同时我们也展现了卓越的产品实现能力。”Muggeri说。

可持续发展目标：2027年实现碳中和​

进一步地，ST在可持续发展方面同样处于行业前沿。特别值得一提的是，该公司计划于2027年成为半导体行业内首家实现碳中和的企业(针对范围1和范围2，范围3则聚焦于产品运输、商务旅行及员工通勤产生的排放，到2027年100%使用可再生能源)，比其他企业设定的目标提前了几年。“这不仅是ST的骄傲，也是推动行业向更加环保方向发展的有力证明。为达成此目标，我们将根据不同的方案情景进行调整，包括抵消航空运输带来的碳排放影响。”Muggeri指出。

创新的本质：可持续创新的重要性​

当我们讨论创新时，真正的含义是什么？传统定义认为，创新是指以新颖的方式执行任务或提供服务。但在实践中，“新方式”往往伴随着负面效应，如污染、资源过度消耗等。因此，ST认为，真正驱动未来的创新必须是可持续的创新，旨在创造既有利于当前也惠及后代的美好事物。

ST可持续发展措施​

为了实现这一愿景，ST采取了一系列具体措施。首先，聚焦于清洁能源发电，这是ST工作的核心。其次，关注节能与能效提升，确保在不牺牲生活质量的前提下减少浪费。例如，优化照明设备的能效而非简单地关闭灯光。在此背景下，ST开发了一款7kW的双向解决方案，强调从应用层面优化系统功能，而不仅仅局限于半导体组件本身。为此，ST设立了“电源与能源技术创新中心”、“电机控制技术创新中心”和“自动化技术创新中心”等，致力于提高整体系统的智能性和效能。

有助于实现碳中和的创新领域

要有效减少碳排放，首要步骤是识别主要排放源。数据显示*，全球40%的碳排放源于电力生产，因此转向可再生能源显得尤为重要。“在这方面，中国既是技术创新的领头羊，也是可再生能源广泛应用的典范。与此同时，交通领域的变革也不容忽视，尤其是考虑到交通运输领域贡献了全球23%的碳排放量，而中国在电动汽车推广方面正引领潮流。”Muggeri认为。

展望未来，尽管近期AI技术，特别是像DeepSeek这样的大语言模型受到了广泛的关注，但我们也应注意到其背后隐藏的能源消耗问题。每次使用这类服务进行查询时，大约需要消耗25升水用于处理器冷却，这还不包括庞大的数据中心所带来的能耗成本，而这些成本通常并不由终端用户承担，Muggeri指出。

宽禁带半导体是实现节能的关键

从半导体行业的角度来看，真正能够带来节能效益的是新技术与新材料的应用。这项技术对于提高能效至关重要。

将传统的IGBT器件升级为SiC器件后，电动汽车的续航里程可以提升到600公里，快充站可处理电量翻倍。预计到2030年，SiC的市场规模(TAM)将达到230亿美元（数据来源：Omdia) ，ST SiC在2023市场达到11.40亿美元, 占据了40%的SiC和模块市场份额**。通过不断改进产品，ST最近向客户交付了第四代样品。其在重庆的合资工厂将专注于生产750V至1200V的第四代SiC器件，并进一步研发适用于基础设施建设的3000－4000V高压技术。

考虑到AI数据中心到2030年可能新增200TWh的能耗，占全球电力需求的7%，如何提高这些设施的能效变得尤为关键。Muggeri指出，当前AI服务器99.9%的能耗都转化为热量，需要采用新型拓扑结构和宽禁带半导体来提升效率——ST提供的宽禁带解决方案与硅解决方案相比可以将系统效率从84%提高到90%，节省的电力相当于一座核电站的一年发电量。

可持续发展核心议题：热量管理

最后，在讨论全球变暖、电气化转型、可再生能源的发展以及数据中心的散热挑战这四个主题时，它们共同揭示了一个核心议题——热量管理。随着暖通空调系统（供暖、通风、空调）、AI数据中心基础设施管理和电网级电池储能市场显著增长，市场对高功率冷却解决方案的需求也在迅速增长。据预测，受全球气温上升和个人收入增长的影响，到2035年全球单单在空间冷却（HVAC）方面的需求将增长20%。

借助SiC技术，ST不仅支持了电动汽车实现零排放的目标，还为中国汽车制造商提供了有力的支持。为更好地支持中国的汽车电气化、工业电力和能源等应用日益增长的需求，2023年6月，ST与中国化合物半导体龙头企业三安光电签署协议，在中国重庆建立一个8英寸碳化硅器件合资制造厂（安意法半导体有限公司）。该合资制造厂已于2025年2月正式通线，计划于2025年第四季度开始生产，届时将成为国内首条8英寸车规级碳化硅功率芯片规模化量产线。合资厂采用ST的SiC专利制造工艺技术，作为ST的专用晶圆代工厂，以满足其中国客户的需求。同时，合资厂将选用中国本地生产的碳化硅衬底，而碳化硅器件的封装测试将在意法半导体深圳赛意法完成，形成一条完整的中国本地化8英寸碳化硅供应链。

结语

总结来说，凭借明确的碳中和目标、领先的SiC及GaN技术，以及提供系统级解决方案的能力，ST已站在可持续发展竞赛的前沿。

* 数据来源：Digital Power, Issue 02

** 数据来源：Omdia, Yole, ST