我们经常听到关于可持续发展的讨论，但它到底是什么？

可持续发展挑战

在《牛津英语词典》中，可持续发展的最新定义是“环境上可持续的特性；在避免自然资源长期耗尽的同时，可以维持或继续运行某种过程或某家企业的程度。”这是一个复杂的概念，有三个方面值得谈论。

首先是影响。用最简单的话来说，可持续发展关乎我们的子孙后代，关乎我们将给他们留下一个怎样的世界¹。我们经常谈论环境，好像它是一种独立的事物，但环境重要的原因在于我们全都离不开它。很难想象有比这更重要的影响。作为工程师，让世界变得更加美好不正是我们研发技术的意义所在吗？这听起来或许有些幼稚，但结合以下两个方面考虑的话则不然。

其次是范围。当然，范围是全球性的。我们可以改善本地环境，但要真正使世界变得更加美好，我们必须从全球角度去思考和行动。这意味着我们可以超越国家边界和政治的方式发展我们的技术，但仍在我们社会的价值结构内运作。作为工程师，我们希望我们的技术在全球范围内使用，这意味着我们要了解业务，而不仅仅是技术。

最后是平衡。可持续发展意味着在环境、社会公平和经济之间达成平衡¹。我们生活在一个技术创造价值的世界中，但前提是人们可以使用技术。经济上的现实是，消费者购买模式正在发生变化。实际上，任何被视为“绿色”的产品相比于同等的“非绿色”产品可能都有一个溢价。食品就是一个例子，诸如Whole Foods这样的公司正是从绿色食品的溢价中获利。但不止于此，可持续性可以增加我们的技术所创造的价值，汽车、半导体和软件是下一个重要领域。

半导体和软件比以往任何时候都重要

半导体在我们生活中的作用已然众所周知。新冠大流行使世界的许多行业受到重创。现在，随着世界日渐走出大流行，我们看到消费者需求急剧增长——从消费电子到汽车等都是如此。供应紧张，成本上升，市场动荡。半导体行业迎来重大反弹，年同比增长26%，年收入现已超过6000亿美元²，相当于地球上每个人每年近100美元。

全球半导体市场规模：从1990年到2022年（单位为十亿美元）

如此显著的增长是否意味着下跌即将来临？目前还不清楚。但是，半导体市场历经多个经济周期，一直表现出很强的韧性。实际上，在过去的三十年中，半导体市场增长的平均复合年增长率超过8.5%。之所以有这种韧性，是因为半导体对电气化、经验、自动化、通信等领域的大趋势提供了日益强大且深刻的支持。

半导体行业很大，而芯片创造的价值则更大，估计达到数十万亿美元³，其原因在于芯片的工作方式。半导体芯片测量我们周围的世界，处理信号，驱动云计算，并使软件能够在计算机、手机、汽车、工厂等环境中运行。简言之，没有芯片，我们现在所依赖的大部分技术将不复存在。在芯片上运行的软件以及绿色溢价所带来的额外价值，大大加强了技术的影响力。

ADI技术的影响

当我们努力对可持续发展产生积极影响时，我们首先需要了解如何衡量它。影响不仅仅是我们使用自己的技术去做什么，而且包括客户如何使用ADI技术来影响环境。温室气体(GHG)排放是衡量影响的一种方法。实际上，运输、建筑物/制造业和电力占全球温室气体总排放的74%⁴。

我们开发了一个模型来测算使用ADI技术的客户能够减少多少排放，如上图所示。使用ADI技术的客户到2025年有望每年减少2.5亿吨的温室气体排放，到2030年有望减少近6亿吨的温室气体排放。6亿吨是什么概念呢？据估计，为了实现温室气体排放的“净零”平衡，世界每年需要减排510亿吨⁴。当然，还有其他类型的ADI技术也能产生影响，日后可以把这些技术添加进来。但首先，我们来深入研究电气化。

Ø  半导体和电气化的增长

电气化是一个宽泛的概念，不仅包括所有类型的电动汽车(EV)，而且包括任何有插头的东西。它还涵盖了所有带插头的东西所连接的电网。从经济角度看，汽车行业正迅速成为对电网影响最显著的因素之一。实际上，汽车行业正处于其历史上最重要的变革阶段。截至今天，所有主要OEM都宣布要将投资从汽油发动机车辆转向电动车辆。对于半导体和软件公司来说，这是个好消息。

电动汽车的半导体含量是内燃机（汽油驱动）汽车的3倍。     在接下来的5年，预计电动汽车将增长近8倍。

当今汽车平均包含价值450美元的半导体部件。然而，电动汽车平均包含的半导体价值是上述价值的大约3倍⁵。当前，公路⁶上的电动汽车有1600万辆，在接下来的5年，预计这一数字将增长到1.25亿以上。这意味着，您可以预期，在未来5到10年，所有汽车半导体中的一半将用在电动汽车上。

而且，不仅是汽车中的硬件内容在增长，软件内容同样在大幅增长。到2030年，预计软件将成为汽车行业最大的收入来源，甚至大于汽车销售⁷。这种结构性变化为ADI等公司创造半导体附加值提供了巨大机会。实际上，ADI现在已经在获取这种价值。例如，ADI最近推出的无线BMS技术建立在从头开发的完整ADI平台上，不仅包括硬件，而且包括全新的无线协议栈⁸。该系统支持无线更新，并实现了行业最高的安全评级。

从技术角度看，电池是电动汽车的赋能系统。电动汽车电池必须连接到电网才能充电，它们也可以用作储能元件，以将能量放回电网中。消费者、收费公司和OEM如何偿付这种能源的业务模式正在持续发展，您会看到生态系统将继续发生变化。

ADI为充电电缆的两端提供技术。在车辆方面，ADI是市场领先的半导体和软件供应商，其电池管理系统(BMS)负责电池、车辆推进系统和电网之间的电能传输。

电动汽车的兴起对电网的管理方式有重大影响。首先考虑电气负载。1.25亿辆电动汽车的最大负载约为10TWh。这与世界总发电量的预期增长（从25,000到28,000TWh）⁹相比很小，但当电动汽车在基础设施内部移动时，其负载在时间上和空间上都有独特的动态性。因此，不仅要求能够处理总负载，还必须进行实时管理，从而向电网上的所有电气设备无缝且零中断地输送电力。

在充电电缆的电网端，ADI提供精密测量、控制和实时信号处理技术。实际上，ADI技术已被用于世界上复杂度非常高的二次变电站，为电网边缘增加智能，以确保可靠的电力输送和电网管理¹⁰。随着新的能源和新的负载的加入，电网变得越来越去中心化，噪声越来越高，我们预期此类设备将成为新的标准。

最后，我们谈谈清洁能源。尽管化石燃料将继续满足世界能源需求的一部分，但未来的大部分增长将由清洁能源实现。清洁能源使用量的爬升正在全球范围内发生，这不仅是由气候协定推动的，而且是由经济因素推动的。太阳能和风能要比石油便宜，相比于加汽油，电动汽车消费者更喜欢充电带来的便利和省钱。

然而，清洁能源的特点是间歇式运行，因此必须使用储能系统进行管理，使其平稳地进入电网。尽管储能市场比电动汽车市场要小得多，但储能系统的增长速度超过电动汽车生产的速度，并且依赖于针对特定使用场景定制的精密BMS。这项挑战为ADI开发的精密和处理技术提供了重要机会。

Ø  10年后的电网

1. 电动汽车充电桩
2. 无处不在的交流和直流充电将使电网承压
3. 新兴车辆到电网应用
4. 新能源市场将支持需求响应
5. 电网自动化
6. 电气化意味着电网负荷增加
7. 需要技术来监控和优化功率流
8. 新兴需求响应应用将减轻电网压力
9. 需要快速精确地定位故障
10. 智能仪表
11. 产生更多数据以监控能量流动
12. 导致边缘处理和洞察增多
13. 支持更好地识别和定位故障
14. 支持更好地利用电网
15. 分布式可再生能源
16. 更多可再生能源的部署带来电能质量问题
17. 较小惯性导致电网频率不稳定
18. 需要先进的智能逆变器

让未来加速到来

展望未来，我们看到半导体的减排影响给上游供应链带来压力，迫使其随着时间推移而变得更加环保。实现真正的零碳物料供应对半导体而言十分困难。但是，占先机者将能获得溢价。当今的消费者愿意为绿色产品支付更多费用，预计半导体也是如此。所以，这个目标值得追求。我们什么时候会看到零碳排放晶圆制造厂？或者零碳排放封装？

还有其他举措。例如，ADI基于其在BMS领域中的行业领先地位，正在制定一项新的重大计划，旨在实现可持续的电池。ADI与合作伙伴一道对电池生命周期开展研究，以便检测异常，监控电池健康状况，并评估电池离开车辆以后的梯次利用价值。这些成果对于行业、ADI和可持续发展途径而言是激动人心的新发展。

我们对地球的影响从未像如今这般重要。ADI的影响力使我们能够保持行业创新领头羊的地位。我们正处于让世界变得更具可持续发展能力的起步阶段，而半导体驱动的电气化是加速实现“净零”未来的关键技术。

参考

¹“什么是可持续发展？”UCLA。

² “Gartner宣称全球半导体收入在2021年增长了26％。”Gartner, Inc.，2022年4月。

³ George Calhoun。“哪些公司在半导体行业创造了最大的增值？（第1部分）。”Forbes，2021年9月。

⁴ Bill Gates。如何避免气候灾难。Alfred A. Knopf，2021年2月。

⁵ Peter Brown。“汽车行业的半导体支出到2026年将上升55.6％。”Electronics360，2021年9月。

⁶ Fred Lambert。“随着电动汽车革命愈演愈烈，电动汽车的全球市场份额在2021年增加了一倍以上。”Electrek，2022年2月。

⁷ “供应链动荡如何重塑汽车行业。”The Economist，2022年6月12日。

⁸ “ADI公司为汽车行业推出用于电动车生产的无线电池管理系统。”Business Wire，2020年9月。

⁹ 《2021年世界能源关键统计数据》，国际能源署，2021年9月

¹⁰ ADI公司和Gridspertise携手合作提高全球智能电网的弹性和电气化ADI公司，2022年3月。

关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2022财年收入超过120亿美元，全球员工2.4万余人。携手全球12.5万家客户，ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn。

关于作者

Patrick Morgan博士是ADI公司汽车部副总裁兼总经理，同时担任模拟/混合信号IC、软件和系统领导。Patrick在成功开发、推进和管理汽车、消费电子和工业市场业务方面拥有超过25年的经验。在此之前，他曾在NXP和Freescale Semiconductor公司工作，建立并增强公司在先进驾驶辅助系统(ADAS)中的地位。在加入Freescale之前，Patrick曾担任Javelin Semiconductor（一家功率放大器初创公司）副总裁，4年来从公司成立到被Avago成功收购，一直引领着公司的发展。Patrick还负责领导Silicon Labs无线产品，在21世纪初，公司的手机业务从零增长到10亿美元以上。Patrick拥有七项专利以及斯坦福大学电气工程博士学位。