值此背景下,以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体成为市场聚焦的新赛道。根据Yole预测数据, 2025年全球以半绝缘型衬底制备的GaN器件市场规模将达到20亿美元,2019-2025年复合年均增长率高达12%! 其中,军工和通信基站设备是GaN器件主要的应用市场,2025年市场规模分别为11.1亿美元和7.31亿美元
全球以导电型碳化硅衬底制备的SiC器件市场规模到2025年将达到25.62亿美元,2019- 2025年复合年均增长率高达30%! 其中,新能源汽车和光伏及储能是SiC器件主要的应用市场, 2025年市场规模分别为15.53亿美元和3.14亿美元。
本文中,我们将针对第三代半导体产业多个方面的话题,与国内外该领域知名半导体厂商进行探讨解析。
20世纪50年代以来,以硅(Si)、锗(Ge)为代的第一代半导体材料的出现,取代了笨重的电子管,让以集成电路为核心的微电子工业的发展和整个IT产业的飞跃。人们最常用的CPU、GPU等产品,都离不开第一代半导体材料的功劳。可以说是由第一代半导体材料奠定了微电子产业的基础。
然而由于硅材料的带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低等原因,硅材料在光电子领域和高频高功率器件方面的应用受到诸多限制。因此,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体材料开始崭露头角,使半导体材料的应用进入光电子领域,尤其是在红外激光器和高亮度的红光二极管方面。与此同时,4G通信设备因为市场需求增量暴涨,也意味着第二代半导体材料为信息产业打下了坚实基础。
在第二代半导体材料的基础上,人们希望半导体元器件具备耐高压、耐高温、大功率、抗辐射、导电性能更强、工作速度更快、工作损耗更低特性,第三代半导体材料也正是基于这些特性而诞生。
笔者注意到,对于第三代半导体产业各家半导体大厂的看法也重点集中在 “高效”、“降耗”、“突破极限” 等核心关键词上。
安森美中国汽车OEM技术负责人吴桐博士 告诉笔者: “第三代半导体优异的材料特性可以突破硅基器件的应用极限,同时带来更好的性能,这也是未来功率半导体最主流的方向。” 他表示随着第三代半导体技术的普及,传统成熟的行业设计都会有突破点和优化的空间。
英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区应用市场总监程文涛 则从能源角度谈到,到2025年,全球可再生能源发电量有望超过燃煤发电量,将推动第三代半导体器件的用量迅速增长。 在用电端,由于数据中心、5G通信等场景用电量巨大,节电降耗的重要性凸显,也将成为率先采用第三代半导体器件做大功率转换的应用领域。
第三代半导体材料区别于前两代半导体材料最大的区别就在于带隙的不同。 第一代半导体材料属于间接带隙,窄带隙第二代半导体材料属于直接带隙,同样也是窄带隙二第三代半导体材料则是全组分直接带隙,宽禁带。
和前两代半导体材料相比,更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运行。
随着碳化硅、氮化镓等具有宽禁带特性(Eg>2.3eV)的新兴半导体材料相继出现,世界各国陆续布局、产业化进程快速崛起。具体来看:
与硅相比, 碳化硅拥有更为优越的电气特性 :
1.耐高压 :击穿电场强度大,是硅的10倍,用碳化硅制备器件可以极大地 提高耐压容量、工作频率和电流密度,并大大降低器件的导通损耗
2.耐高温 :半导体器件在较高的温度下,会产生载流子的本征激发现象,造成器件失效。禁带宽度越大,器件的极限工作温度越高。碳化硅的禁带接近硅的3倍,可以保证碳化硅器件在高温条件下工作的可靠性。硅器件的极限工作温度一般不能超过300℃,而碳化硅器件的极限工作温度可以达到600℃以上。同时,碳化硅的热导率比硅更高,高热导率有助于碳化硅器件的散热,在同样的输出功率下保持更低的温度,碳化硅器件也因此对散热的设计要求更低,有助于实现设备的小型化
3.高频性能 :碳化硅的饱和电子漂移速率是硅的2倍,这决定了碳化硅器件可以实现更高的工作频率和更高的功率密度。基于这些优良的特性,碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底,可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求,已应用于射频器件及功率器件。
氮化镓则具有宽禁带、高电子漂移速度、高热导率、耐高电压、耐高温、抗腐蚀、耐辐照等突出优点。 尤其是在光电子器件领域,氮化镓器件作为LED照明光源已广泛应用,还可制备成氮化镓基激光器在微波射频器件方面,氮化镓器件可用于有源相控阵雷达、无线电通信、基站、卫星等军事 或者民用领域氮化镓也可用于功率器件,其比传统器件具有更低的电源损耗。
半导体行业有个说法: “一代材料,一代技术,一代产业” ,在第三代半导体产业规模化出现之前,也还存在着不少亟待解决的技术难题。
第三代半导体全产业链十分复杂,包括衬底→外延→设计→制造→封装。 其中,衬底是所有半导体芯片的底层材料,起到物理支撑、导热、导电等作用外延是在衬底材料上生长出新的半导体晶层,这些外延层是制造半导体芯片的重要原料,影响器件的基本性能设计包括器件设计和集成电路设计,其中器件设计包括半导体器件的结构、材料,与外延相关性很大制造需要通过光刻、薄膜沉积、刻蚀等复杂工艺流程在外延片上制作出设计好的器件结构和电路封装是指将制造好的晶圆切割成裸芯片。
前两个环节衬底和外延生长正是第三代半导体生产工艺及其难点所在。我们重点挑选碳化硅、氮化镓两种典型的第三代半导体材料来看,它们的生产制备到底还面临哪些问题。
从碳化硅来看,还需要“降低衬底生长缺陷,以及提高工艺效率” 。首先碳化硅单晶制备目前最常用的是物理气相输运法(PVT)或籽晶的升华法,而碳化硅单晶在形成最终的短圆柱状之前,还需要通过机械加工整形、切片、研磨、抛光等化学机械抛光和清洗等工艺才能成为衬底材料。
这一机械、化学制造过程存在着加工困难、制造效率低、制造成本高等问题。此外,如果再加上考虑单晶加工的效率和成本问题,那还能够保障晶片具备良好的几何形貌,如总厚度变化、翘曲度、变形,而且晶片表面质量(粗糙度、划伤等)是否过关等,这都是碳化硅衬底制备中的巨大挑战。
此外,碳化硅材料是目前仅次于金刚石硬度的材料,材料的机械加工主要以金刚石磨料为基础切割线、切割刀具、磨削砂轮等工具。这些工具的制备难度大,使用寿命短,加工成本高,为了延长工具寿命、提高加工质量,往往会采用微量或极低速进给量,这就牺牲了碳化硅材料制备的整体生产效率。
对于氮化镓来说,则更看重“衬底与外延材料需匹配”的难题 。由于氮化镓在高温生长时“氮”的离解压很高,很难得到大尺寸的氮化镓单晶材料,当前大多数商业器件是基于异质外延的,比如蓝宝石、AlN、SiC和Si材料衬底来替代氮化镓器件的衬底。
但问题是这些异质衬底材料和氮化镓之间的晶格失配和热失配非常大,晶格常数差异会导致氮化镓衬底和外延层界面处的高密度位错缺陷,严重的话还会导致位错穿透影响外延层的晶体质量。这也就是为什么氮化镓更看重衬底与外延材料需匹配的难点。
在落地到利用第三代半导体材料去解决具体问题时,程文涛告诉OFweek维科网·电子工程, 英飞凌的碳化硅器件所采用的沟槽式结构解决了大多数功率开关器件的可靠性问题。
比如现在大多数功率开关器件产品采用的是平面结构,难以在开关的效率上和长期可靠性上得到平衡。采用平面结构,如果要让器件的效率提高,给它加点电,就能导通得非常彻底,那么它的门级就需要做得非常薄,这个很薄的门级结构,在长期运行的时候,或者在大批量运用的时候,就容易产生可靠性的问题。
如果要把它的门级做的相对比较厚,就没办法充分利用沟道的导通性能。而采用沟槽式的做法就能够很好地解决这两个问题。
吴桐博士则从产业化的角度提出, 第三代半导体技术的难点在于有关设计技术和量产能力的协调,以及对长期可靠性的保障。尤其是量产的良率,更需要持续性的优化,降低成本,提升可靠性。
观察当前半导体市场可以发现,占据市场九成以上的份额的主流产品依然是硅基芯片。
但近些年来,“摩尔定律面临失效危机”的声音不绝于耳,随着芯片设计越来越先进,芯片制造工艺不断接近物理极限和工程极限,芯片性能提升也逐步放缓,且成本不断上升。
业界也因此不断发出质疑,未来芯片的发展极限到底在哪,一旦硅基芯片达到极限点,又该从哪个方向下手寻求芯片效能的提升呢?笔者通过采访发现,国内外厂商在面对这一问题时,虽然都表达出第三代半导体产业未来值得期待,但也齐齐提到在这背后还需要重点解决的成本问题。
“目前硅基半导体从架构上、从可靠性、从性能的提升等方面,基本上已经接近了物理极限。第三代半导体将接棒硅基半导体,持续降低导通损耗,在能源转换的领域作出贡献,” 程文涛也为笔者描述了当前市场上的一种现象:可能会存在一些定价接近硅基半导体的第三代半导体器件,但并不代表它的成本就接近硅基半导体。因为那是一种商业行为,就是通过低定价来催生这个市场。
以目前的工艺来讲,第三代半导体的成本还是远高于硅基半导体 ,程文涛表示:“至少在可见的将来,第三代半导体不会完全取代第一代半导体。因为从性价比的角度来说,在非常宽的应用范围中,硅基半导体目前依然是不二之选。第三代半导体目前在商业化上的瓶颈就是成本很高,虽然在迅速下降,但依然远高于硅基半导体。”
作为中国碳化硅功率器件产业化的倡导者之一,泰科天润同样也表示对第三代半导体产业发展的看好。
虽然碳化硅单价目前比硅高不少,但从系统整体的角度来看,可以节约电感电容以及散热片。如果是大功率电源系统整体角度看成本未必更高,同时还能更好地提升效率。 这也是为什么现阶段虽然单器件碳化硅比硅贵,依然不少领域客户已经批量使用了。
从器件的角度来看,碳化硅从四寸过度到六寸,未来往八寸甚至十二寸发展,碳化硅器件的成本也将大幅度下降。据泰科天润介绍,公司新的碳化硅六寸线于去年就已经实现批量出货,为客户提供更高性价比的产品,有些产品实现20-30%的降价幅度。除此之外,泰科天润耗时1年多成功开发了碳化硅减薄工艺,在Vf水平不变的情况下,可以缩小芯片面积,进一步为客户提供性价比更高的产品。
泰科天润还告诉笔者:“这两年随着国外友商的缺货或涨价,比如一些高压硅器件,这些领域已经出现碳化硅取代硅的现象。随着碳化硅晶圆6寸产线生产技术的成熟,8寸晶圆的发展,碳化硅器件有望与硅基器件达到相同的价格水平。”
吴桐博士认为, 目前来看在不同的细分市场,第三代半导体跟硅基器件是一个很好的互补,也是价钱vs性能的一个平衡。随着第三代半导体的成熟以及成本的降低,最终会慢慢取代硅基产品成为主流方案。
那么对于企业而言,该如何发挥第三代半导体的综合优势呢?吴桐博士表示,于安森美而言,首先是要垂直整合,保证稳定的供应链,可长期规划的产能布局以及达到客观的投资回报率其次是在技术研发上继续发力,比如Rsp等参数,相比行业水准,实现用更小的半导体面积实现相同功能,这样单个器件成本得以优化第三是持续地提升FE/BE良率,等效的降低成本第四是与行业大客户共同开发定义新产品,保证竞争力以及稳定的供需关系最后也是重要的一点,要帮助行业共同成长,蛋糕做大,产能做强,才能使得单价有进一步下降的空间。
第三代半导体产业究竟掀起了多大的风口?根据《2020“新基建”风口下第三代半导体应用发展与投资价值白皮书》内容:2019年我国第三代半导体市场规模为94.15亿元,预计2019-2022年将保持85%以上平均增长速度,到2022年市场规模将达到623.42亿元。
其中,第三代半导体衬底市场规模从7.86亿元增长至15.21亿元,年复合增速为24.61%,半导体器件市场规模从86.29亿元增长至608.21亿元,年复合增速为91.73%。
得益于第三代半导体材料的优良特性,它在 光电子、电力电子、通讯射频 等领域尤为适用。具体来看:
光电子器件 包括发光二极管、激光器、探测器、光子集成电路等,多用于5G通信领域,场景包括半导体照明、智能照明、光纤通信、光无线通信、激光显示、高密度存储、光复印打印、紫外预警等
电力电子器件 包括碳化硅器件、氮化镓器件,多用于新能源领域,场景包括消费电子、新能源汽车、工业、UPS、光伏逆变器等
微波射频器件 包括HEMT(高电子迁移率晶体管)、MMIC(单片微波集成电路)等,同样也是用在5G通信领域,不过场景则更加高端,包括通讯基站及终端、卫星通讯、军用雷达等。
现阶段,欧美日韩等国第三代半导体企业已形成规模化优势,占据全球市场绝大多数市场份额。我国高度重视第三代半导体发展,在研发、产业化方面出台了一系列支持政策。国家科技部、工信部等先后开展了“战略性第三代半导体材料项目部署”等十余个专项,大力支持第三代半导体技术和产业发展。
早在2014年,工信部发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》提出设立国家产业投资基金,重点支持集成电路等产业发展,促进工业转型升级,同时鼓励社会各类风险投资和股权投资基金进入集成电路领域在去年全国人大发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中,进一步强调培育先进制造业集群,推动集成电路、航空航天等产业创新发展。瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。
具体来看当前主要应用领域的发展情况:
1.新能源汽车
新能源汽车行业是未来市场空间巨大的新兴市场,全球范围内新能源车的普及趋势明朗。随着电动汽车的发展,对功率半导体器件需求量日益增加,成为功率半导体器件新的经济增长点。得益于碳化硅功率器件的高可靠性及高效率特性,在车载级的电机驱动器、OBC及DC/DC部分,碳化硅器件的使用已经比较普遍。对于非车载充电桩产品, 由于成本的原因,目前使用比例还相对较低,但部分厂商已开始利用碳化硅器件的优势,通过降低冷却等系统的整体成本找到了市场。
2.光伏
光伏逆变器曾普遍采用硅器件,经过40多年的发展,转换效率和功率密度等已接近理论极限。碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、降低系统散热要求等优点,将在光伏新能源领域得到广泛应用。例如,在住宅和商业设施光伏系统中的组串逆变器里,碳化硅器件在系统级层面带来成本和效能的好处。
3.轨道交通
未来轨道交通对电力电子装置,比如牵引变流器、电力电子电压器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高这些装置的功率密度和工作效率,有助于明显减轻轨道交通的载重系统。目前,受限于碳化硅功率器件的电流容量,碳化硅混合模块将首先开始替代部分硅IGBT模块。未来随着碳化硅器件容量的提升,全碳化硅模块将在轨道交通领域发挥更大的作用。
4.智能电网
目前碳化硅器件已经在中低压配电网开始了应用。未来更高电压、更大容量、更低损耗的柔性输变电将对万伏级以上的碳化硅功率器件具有重大需求。碳化硅功率器件在智能电网的主要应用包括高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀、灵活交流输电装置、高压直流断路器、电力电子变压器等装置中。
第三代半导体自从在2021年被列入十四五规划后,相关概念持续升温,迅速成为超级风口,投资热度高居不下。
时常会听到业内说法称,第三代半导体国内外都是同一起跑线出发,目前大家差距相对不大,整个产业发展仍处于爆发前的“抢跑”阶段,对国内而言第三代半导体材料更是有望成为半导体产业的“突围先锋”,但事实真的是这样吗?
从起步时间来看,欧日美厂商率先积累专利布局,比如 英飞凌一直走在碳化硅技术的最前沿,从30年前(1992年)开始包含碳化硅二极管在内的功率半导体的研发,在2001年发布了世界上第一款商业化碳化硅功率二极管 ,此后至今英飞凌不断推出了各种性能优异的碳化硅功率器件。除了产品本身,英飞凌在2018年收购了Siltectra,致力于通过冷切割技术优化工艺流程,大幅提高对碳化硅原材料的利用率,有效降低碳化硅的成本。
安森美也是第三代半导体产业布局中的佼佼者,据笔者了解, 安森美通过收购上游碳化硅供应企业GTAT实现了产业链的垂直整合,确保产能和质量的稳定。同时借助安森美多年的技术积累以及几年前收购Fairchild半导体基因带来的技术补充,安森美的碳化硅技术已经进入第三代,综合性能在业界处于领先地位 。目前已成为世界上少数提供从衬底到模块的端到端碳化硅方案供应商,包括碳化硅球生长、衬底、外延、器件制造、同类最佳的集成模块和分立封装方案。
具体到技术上, 北京大学教授、宽禁带半导体研究中心主任沈波 也曾提出,国内第三代半导体和国际上差距比较大,其中很重要的领域之一是碳化硅功率电子芯片。这一块国际上已经完成了多次迭代,虽然8英寸技术还没投入量产,但是6英寸已经是主流技术,二极管已经发展到了第五代,三极管也发展到了第三代,IGBT也已进入产业导入前期。
另外车规级的碳化硅MOSFET模块在意法半导体率先通过以后,包括罗姆、英飞凌、科锐等国际巨头也已通过认证,国际上车规级的碳化硅芯片正逐渐走向规模化生产和应用。反观国内,目前真正量产的主要还是碳化硅二极管,工业级MOSFET模块估计到明年才能实现规模量产,车规级碳化硅模块要等待更长时间才能量产。
泰科天润也直言,国内该领域仍处于后发追赶阶段:器件方面,从二极管的角度, 国产碳化硅二极管基本上水平和国外差距不大,但是碳化硅MOSFET国内外差距还是有至少1-2代的差距 可靠性方面,国外碳化硅产品市场应用推广较早,积累了更加丰富的应用经验,对产品可靠性的认知,定义以及关联解决可靠性的方式都走得更前一些,国内厂家也在推广市场的过程中逐步积累相关经验产业链方面,国外厂家针对碳化硅的材料优势,相关匹配的产业链都做了对应的优化设计,使之能更加契合的体现碳化硅的材料优势。
OFweek维科网·电子工获悉,泰科天润在湖南新建的碳化硅6寸晶圆产线,第一期60000片/六寸片/年。此产线已经于去年实现批量出货,2022年始至4月底已经接到上亿元销售订单。 作为国内最早从事碳化硅芯片生产研发的公司,泰科天润积累了10余年的生产经验,针对特定领域可以结合自身的研发,生产和工艺一体化,快速为客户开发痛点新品 ,例如公司全球首创的史上最小650V1A SOD123,专门针对解决自举驱动电路已经替换高压小电流Si FRD解决反向恢复的痛点问题而设计。
虽然说IDM方面,我国在碳化硅器件设计方面有所欠缺,少有厂商涉及于此,但后发追赶者也不在少数。
就拿碳化硅产业来看,单晶衬底方面国内已经开发出了6英寸导电性碳化硅衬底和高纯半绝缘碳化硅衬底。 山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能 均已完成6英寸衬底的研发,中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。
此外,在模块、器件制造环节我国也涌现了大批优秀的企业,包括 三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代、世纪金光、芯光润泽、深圳基本、国扬电子、士兰微、扬杰科技、瞻芯电子、天津中环、江苏华功、大连芯冠、聚力成半导体 等等。
OFweek维科网·电子工程认为,随着我国对新型基础建设的布局展开和“双碳”目标的提出,碳化硅和氮化稼等第三代半导体的作用也愈发凸显。
上有国家支持政策,下有新能源汽车、5G通信等旺盛市场需求, 我国第三代半导体产业也开始由“导入期”向“成长期”过渡,初步形成从材料、器件到应用的全产业链。但美中不足在于整体技术水平还落后世界顶尖水平好几年,因此在材料、晶圆、封装及应用等环节的核心关键技术和可靠性、一致性等工程化应用问题上还需进一步完善优化。
当前,全球正处于新一轮科技和产业革命的关键期,第三代半导体产业作为新一代电子信息技术中的重点组成部分,为能源革命带来了深刻的改变。
在此背景下,OFweek维科网·电子工程作为深耕电子产业领域的资深媒体,对全球电子产业高度关注,紧跟产业发展步伐。为了更好地促进电子工程师之间技术交流,推动国内电子行业技术升级,我们继续联袂数十家电子行业企业技术专家,推出面向电子工程师技术人员的专场在线会议 「OFweek 2022 (第二期)工程师系列在线大会」 。
本期在线会议将于6月22日在OFweek官方直播平台举办,将邀请国内外知名电子企业技术专家,聚焦半导体领域展开技术交流,为各位观众带来技术讲解、案例分享和方案展示。
发展到今天，“碳中和”的重要性已经成为不言而喻的 社会 共识。
问题的关键是：如何实现“碳中和”？毫无疑问的是，在实现“碳中和”的道路上，数以千万计的各类企业是至关重要的参与者。
其中， 科技 公司的角色尤为关键。
从目前已有的情况来看，Google、Apple、Facebook等世界级 科技 巨头引领了100%可再生能源的潮流——同时，中国 科技 企业也已经在纷纷致力于“碳中和”。
它们当中，有的以绿色材料取代传统材料，有的通过智能家电实现智能遥控，有的研发节能的空调制冷系统，有的则打造绿色供应链——不约而同的是，这些 科技 企业正在通过创新，融入到“碳中和”的蓝图中去。
基于此，雷锋网采访和梳理了部分在碳中和方面走在前列的中国 科技 企业的打法和亮点。
联想：左手绿色材料，右手技术创新
作为中国的高 科技 制造企业，联想不仅通过打造节能环保的绿色产品、推动循环经济、推进节能环保、绿色技术创新等方式实现具有联想特色的低碳发展之路，更通过绿色制造、绿色供应链体系，引导和带动整个产业链上下游共同实现低碳转型。
在绿色材料方面，从2007年开始，联想开始在联想台式机、笔记本、显示器、服务器等产品上全线应用废旧塑料再生技术，总计减少碳排放约6万吨，相当于种300多万棵树。
在绿色包装方面，自2008年以来，联想在行业内率先引入可降解竹及甘蔗纤维包装等技术，减少包装材料用量3,100吨。仅在2019/20财年，包装消耗量就减少560吨。
在绿色能源方面，联想还在合肥工厂建造了太阳能光伏项目，通过光伏一期和二期建设、空压机能效提升和热回收、水蓄冷改造和锅炉低碳改造等绿色工程项目累计减少碳排放量6284吨，相当于种35万棵树。
针对生产环节上的技术创新，联想在个人电脑生产制造基地联宝工厂推广使用的新型低温锡膏技术（LTS）改变了电子产品制造业十几年来的高热量、高能量、高排放的难题。
目前低温锡膏已经实现在PC领域的大规模应用，可节省高达35%的碳排放，实现年度节约碳排放1087吨。
同时，联想先进生产调度系统（LAPS）通过提高生产效率、减少生产线闲置等方式，每年节省超过2696兆瓦时的电力，可减少2000多吨二氧化碳的排放，相当于每年种11万棵树。
另外，这些举措也带动了联想供应链企业的整体转型。
多年来，联想将自身减排实践推广至一级供应商及产业链供应链上下游企业，促使供应商承诺减排、加大新能源使用力度。
美的：“智慧楼宇”为切口，智能家电来加持
美的助力碳中和选择“智慧楼宇”作为切入点。
智慧楼宇被誉为智慧城市高质量发展的驱动器，是“新基建”必不可缺的组成部分。随着今年两会期间，“碳达峰”、“碳中和”被写入政府工作报告，如何降低暖通空调系统的能耗，成了行业关注的焦点。
碳中和背景下，对楼宇系统产品提出两大要求：一是大幅度提升能效；二是灵活响应电网调节需求，美的在2020年推出的第六代热回收产品——超宽范围三管制热回收系统，可以在零下15至零上48摄氏度的超宽范围内作业，具有高舒适性、高能效、超低温小容量启动等特点。
同时，美的发布《美控三大神经系统构建下一代智慧建筑》，重点布局智慧建筑全产业链，聚焦打造智慧建筑三大神经系统。
美的暖通与楼宇事业部上海美控公司总经理孙靖表示，如把建筑比作人，美的暖通与楼宇的目的是构造出建筑的头脑、心脏、皮肤、骨骼、呼吸系统以及代谢系统，将建筑打造成一个有温度、可感知、会思考的生命体。而美的旗下专注于智慧建筑的“美控”（上海美控智慧建筑有限公司）在其中扮演的角色，便是连接各器官的“神经系统”。
其中，美控的全系列楼宇自控产品，如DDC控制器、M-BMS楼宇自控系统等空调及弱电相关软硬件核心产品，可以被理解为建筑的“自主神经”；其次基于行业场景，整合业务专项系统的集成，例如医院中的智慧门诊、智慧病房，轨道交通中的智慧站台、高效机房等行业应用则是第二大神经系统——“周围神经”；而第三大神经系统——“中枢神经“，则代表着针对智慧建筑的全生命周期服务，美控基于美的集团基础科研、先行研究、创新中心、高端制造、工程实施、合作网络等优势，实现从顶层设计、施工、调试到数字化运维平台的整合，以安心、舒心、低碳、增效为愿景，最终构建属于使用者的“智慧建筑”。
另外，美的积极发展对外合作，携手国家电网中国电力科学研究院共同打造白电领域的首批“碳中和”智能家电，首批合作家电覆盖多个智能家电品类,并将于今年推向市场，促进“碳中和”在家电行业的落地。
格力：打造绿色制冷技术，建设智能家居系统
在践行绿色发展理念的时代背景下，格力电器在节能创新技术领域的新突破具有较强的现实性和导向性，也成为制造业企业以 科技 创新助力“碳达峰”“碳中和”的生动实践。
早在2011年12月，格力永磁同步变频离心式冷水机组经中科院、清华大学、西安交通大学、中国制冷学会、中国制冷空调工业协会等权威机构专家一致鉴定为“全球首台高速大功率的直流变频离心机组”，达到“国际领先”水平。
在今年的制冷展上，格力官宣了新品10kV高压直驱永磁同步变频离心机组，该机组在稳定性、节能性相较于同类型机组又有了新的突破。
近几年，格力永磁同步变频离心式冷水机组以“碾压性”的高效制冷、省电节能等优势屡屡中标国内外超级工程——人民大会堂、北京大兴国际机场、“中国尊”、国核压水堆示范工程及一些地区的国核核电站、港珠澳大桥珠海口岸交通枢纽等等。
格力核心 科技 遍布国内外地标建筑，其中令人印象最深刻的是2015年格力电器代表民族品牌中标北京人民大会堂离心机采购项目，这也是中国民族品牌空调产品首次入驻北京人民大会堂。
根据相关数据显示，格力永磁同步变频离心式冷水机组自2015年安装以来，人民大会堂年平均耗电量降低31万度，节电率近32%；同时机房环境明显改善，最高噪声仅80分贝，全方位展现了民族企业的 社会 责任。
除了绿色高效制冷技术方面的重大突破和成功应用之外，格力打造的智能家居系统也围绕“碳中和”目标而进行优化。
例如，格力“零碳 健康 家”以格力光伏G-IEMS局域能源互联网系统为基础，让家居自主实现“发电”“储电”“用电”“管电”一站式能源管控，为全屋家电用电供能打造环保型智能家居系统。
海尔：深耕园区，前端后端齐发力
海尔的中德工业园位于青岛市黄岛区，是国际先进的工业4.0示范基地，承担中央空调、滚筒洗衣机、特种冰箱等产品的生产。
为了助力碳中和，海尔在其工业互联网平台——卡奥斯赋能之下，将该园区打造成为了全球首个实现碳中和的“灯塔基地”。
卡奥斯智慧能源总控平台，实现“三流合一”。该平台结合了能源互联网、大数据、云计算等技术，以及海尔多年的能源运营管理经验，实现了能源流、数据流、碳追溯流的“三流合一”。
系统可以对园区电、水、气、热、压缩空气、污水处理、喷泉、光伏、照明、电梯等能源动力的产输配用全环节进行集中、直观的动态监控和数字化管理，改进和优化能源平衡，对园区能源系统管控和调度，提升整体效率。
针对前端，海尔在13万平方米的园区屋顶上，年内将完成总装机量13.5兆瓦的光伏发电系统的建设，年发电量超1500万度，折合约减少1.3万吨二氧化碳排放。利用当地优质的风力条件，计划建设3台3兆瓦的低风速风机，年发电量预计为4080万度，可减少二氧化碳排放3.5万吨。园区降低化石能源使用，约合植树造林4.8万亩。
针对后端，海尔中德工业园区为制造、生产型园区，针对能源使用特点，在后端降低单台能源消耗。
卡奥斯不仅赋能海尔中德工业园区成为全球首个实现碳中和的“灯塔基地”，还以该园区为模板，打造提升能效、清洁能源、净零排放的可持续性发展的标准化模式，并迅速复制到全国15个工业园区，55个互联工厂实现全面覆盖，预计在2050年实现全国范围内海尔集团工业园区达到碳中和。
TCL：独具一格，开辟半导体新赛道
作为“中国电视的全球领跑者”，TCL在终端产品上一直努力将环保理念融入产品开发的全生命周期，从产品设计起即考虑节能降耗的需求，研发采用节能降耗技术，并通过技术创新提高产品能效，减少产品在生产与使用的过程中对环境造成的不良影响。
在更低功耗、更具环保优势的Mini LED技术路线上，TCL是最早研发，最早布局，并最早实现Mini LED TV量产的厂商。
2018年，TCL便展出全球首台Mini LED背光TV，2019年实现量产。之后TCL陆续推出了多款Mini LED TV产品，2020年其Mini LED TV全球销量占比高达90%。2021年春发，又推出TCL X12 8K Mini LED星曜智屏，搭载第三代Mini LED技术OD Zero。
在显示屏幕方面，TCL华星2019年推出首款玻璃基Mini LED产品——星曜屏，其能耗相比普通产品降低60%，以75吋产品一天开启12小时核算，星曜屏的耗电将比同类普通产品每年减少1515度。此外，TCL华星23.8吋FHD显示器，在目前市场普遍认证的能源之星(EnergyStar)ES7.0的基础上，通过设计优化实现Es8.0认证领先，耗能对比同类产品降低45%。
同时，TCL全面推行产业链绿色制造，强化技术创新，努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系。通过绿色工厂建设、节能改造项目落实、可再生能源利用和废弃物减量管理等方法，不断完善企业自身的绿色制造水平。
另外，TCL更积极开展可再生能源开发利用，建设低碳环保的绿色生产园区。截至2019年末，TCL已在3个生产基地建成总装机容量31.312兆瓦，年发电量超过3200万度的分布式屋顶光伏发电系统。
2020年7月，TCL 科技 参与中环集团混改，开辟半导体光伏和半导体材料新赛道，收购了中环半导体子公司。
中环半导体作为半导体光伏产业的领先者，"双碳"目标下无疑被赋予了全新的 历史 使命。中环半导体于2019年发布12英寸超大硅片"夸父"G12系列，不仅突破了行业传统尺寸，带来更高的光电转换效率、更高的生产制造效率、更将光伏发电的度电成本降低6.8%。同时，中环半导体与产业链合作，推出高效、高可靠性、高发电量的G12叠瓦组件，为光伏发电实现平价上网贡献智慧，也将助力"碳中和"目标加速实现。
特斯联：AIoT平台+智慧方案，两条腿走路
为了助力“30·60碳目标”实现，特斯联从场景积累出发，通过数据平台打通和AIoT技术赋能实现对整个碳排放行为的全周期监测，并正在联合产业链上下游共同 探索 有中国特色的双碳目标实现路径。
其中，“AI碳中和云”的构建正是特斯联在这一领域的最新发展成果。
特斯联AI碳中和云作为一个统一的平台，动态融合AIoT全域物联感知数据、环境与资源大数据，将重点聚焦能源消费环节。
特斯联AI碳中和云针对新型建筑的综合能耗管理，节能和供热制冷管理，能源消费数字化的管理以及环境数字监测，数字中心提效、生产生活方式互联互通这六大核心能源消费场景，依托特斯联智能 *** 作系统TACOS和智能算法打造了六个与之对应的核心产品，它们分别是：楼宇自控，智慧灯光、超级能源管控AI能源云、智慧家居、高效机房以及AIDC云。
凭借上述产品，特斯联将服务社区、园区、商业、文旅、工业、建设和IDC场景的碳中和需求。
同时，特斯联开发了“AI CITY解决方案”，该方案是从城市的顶层设计出发，依托AIoT技术构建的城市整体数智化解决方案。
其早在规划之初就全面融入了碳中和理念，并通过数字孪生系统实现场景数据可视化、能源排放可追溯。通过AI CITY的建设与运营，将为目标城市打造一个集自然与 科技 于一体的智能化、可持续发展空间。
特斯联创始人兼CEO艾渝表示：“以重庆AI CITY首期项目AI PPARK为例，据测算，正式运营后，AI PARK每天的碳排放量远远小于碳吸收量。在建设运营16个月以后，AI PARK将有望中和建设阶段产生的少量碳排放。运营50年后，也即到2071年，AI PARK还将吸收周边约17万吨二氧化碳。”
截至目前，特斯联正在全球范围内不断推进AI CITY的落地，并已经与包括重庆、迪拜、武汉、德阳等多个中心城市达成AI CITY合作。
涂鸦智能：打造“最强大脑”，实现可感可视可控
涂鸦认为，家电是节电的重要场景。
涂鸦智能赋能硬件厂商研发“智能插座”，一旦为电器装上智能插座，就能通过手机、语音来设置定时或者远程开启/关闭，甚至通过传感器来控制电器开关，在待机时切断电源，节约能源消耗。
凭借涂鸦IoT PaaS及全品类终端生态，涂鸦智能可以帮助开发者搭建集家庭能源服务、家庭能效管理、节能用电服务、家电设备用电监测等在内的综合能源解决方案。地产商和社区运营商可以精准掌握能耗情况，实现电器设备的智能调节，以及电源、电网、负荷、储能的闭环管理。在保证用电安全可靠的同时，为居民营造舒适宜居的环境。
同样，涂鸦智慧能源行业解决方案的脚步也早已不止于家庭和社区，而是迈入了工业、商业、楼宇、园区等场景，赋能合作伙伴根据需求打造专属的行业SaaS解决方案。
以楼宇和园区管理为例，涂鸦智慧能源解决方案提供对能源设备的多维度能耗分析及精准诊断，综合管控能源消耗，最大化实现节能。即便是无人值守，也能结合楼宇自控、智能照明等系统，实现能源的可视化管理。
这一切的背后的秘密在于涂鸦智能打造的“最强大脑”。涂鸦通过AI+IoT技术将联网设备高度集成、做到线上管理，并将海量数据汇聚在一块大屏上，甚至能够实现进一步的管理。可感、可视、可控，这正是涂鸦智慧能源行业解决方案的突破。
绿米：智能控制，可视化数据管理模式
传统家庭设备都需要靠人力现场 *** 作，如果出门忘记关空调，忘记关灯等等，一天下来就是好几度电。通过智能家居，你可以通过App等方式实现远程关闭设备。当然App控制还需要手动，还不够智能。
Aqara 拥有众多的传感器设备，包括了人体传感器、光照传感器、门窗传感器、温湿度传感器等等，搭配着使用就可以实现设备的自动控制，你无需动手，设备就可根据环境，根据你的需要实现自动控制。
比如说，当Aqara 的高进度人体传感器判断家里里没有人的时候，可以实现自动关灯、关空调、关电视等等。当夜晚环境温度慢慢降低，我们已经再开空调的时候，空调可以实现自动关闭。
又比如搭配上Aqara的光照传感器，当室内亮度过暗的时候，可以自动开窗帘，室内过亮时有可以调暗灯光，实现节能减排。
如果将上述功能放置于公共空间，结果亦然，且空间越大，灯具、空调等就越多，管理和人工成本更高，智慧化的在期间的管理效率提升和节能就更明显。
Aqara在北京某 科技 园的智慧办公解决方案中，每天到了指定时间点，当指定区域没有人的时候，可以自动关闭区域的电源和设备。每天当会议室没人的时候，不仅会自动释放会议室给其他人预约，也会自动关闭会议室所有设备，当有人来开会时游自动开启。
Aqara的大部分设备都具有电量统计功能，可为企业用户提供数据可视化管理，让用户直观的了解每个空间的耗电量、环境温湿度以及每台设备的工作状态，便于了解最终能源的使用情况，从而进行精细化的优化管理。
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