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IT技術使城市更加“智能化”。城市智能化主要是指，通過IT技術，使水、電、煤氣，還有寫字樓與工廠、住宅等建筑，以及交通機構等互聯，提升能源使用效率，創造舒適的生活環境。如今世界各地開展著許多智能城市的示范實驗。
這一實驗的主角是電力公司、IT企業以及城市設計咨詢公司。但是，半導體廠商正在不斷變成最重要的參與者。智能城市建設中，半導體是不可或缺的重要關鍵設備。盡管市場有限，但是預計2020年智能化領域的半導體市場規模相對于2010年將擴大20～30倍。
半導體廠商是“協調員”
智能電表是指在傳統的電表中加入通信功能，而智能電表就是由許多半導體組成的推進城市智能化的代表性設備。目前世界各地都在紛紛安裝智能電表。
智能電表具備的通信功能可分為兩類。聯接電力公司等所需的通信功能(NAN：鄰域網)、與家內其他設備互聯所需的通信功能(HAN：家域網)。也就是說，智能電表中除了要有測量用電量的半導體之外，還有對其進行控制的半導體，相應地分為NAN與HAN兩組通信半導體。不僅如此，還需要有許多安裝于半導體周邊的存儲器、功率半導體等。
進而，與智能電表相互聯的家內設備也需要具有通信功能。例如，測量溫度的恒溫器、智能家電產品、太陽能發電系統、電動汽車、煤氣表、水表等，要互聯的家內設備有很多種(圖1)。這些設備在人類毫無覺察的情況下相互通信。
美國TexasInstruments公司微處理器事業部總經理MarkusStaeblein稱，“盡管家中狀況各不相同，但是在任何環境中所有東西都要互聯，這就需要選擇擁有成功解決方案的半導體廠商。現在更要求半導體廠商的綜合實力。”
其中的“綜合實力”不僅指技術實力。為了使各種設備良好地互聯，電力公司、電表廠商、家電廠商、汽車廠商都需要緊密配合。而由于半導體廠商處于各行業之間，因此擔任起了聯結各方需求的協調員的角色。
為何是半導體廠商可以作為協調員呢？那是因為物與物開始互聯，半導體市場將快速擴大。目前，電力領域的智能電表每年生產5000萬部，未來每年超過1億部是毫無疑問的，半導體市場也將相應達到1000億日元(約合人民幣80億元)規模。如果智能水表、智能煤氣表等也隨之得到普及，不久就會形成兩、三倍規模的大市場。如果包括一些家用設備內置的通信半導體，半導體相關的市場規模還會進一步大得很多。
建筑與汽車都將聯入通信網進行管理
不僅住宅，辦公室、工廠、商店也開始致力于智能化，利用IT技術提升能源使用效率。BEMS(建筑物能源管理系統)就是其中一個解決方案，在BEMS中半導體業發揮著重要作用。
例如，辦公室內有人時會自動打開照明，無人時會自動關閉，從而實現節能效果。為實現這一功能，需要在建筑內設置半導體人感傳感器；為了控制空調，需要同樣在建筑內設置半導體溫度傳感器與濕度傳感器；為了對照明進行具體控制還需要設置許多光亮度傳感器等。
其中一個具體的例子就是日本清水建設公司的建筑控制系統“清水智能BEMS”。這是該公司基于“必要的人、必要的物、在必要之時、必要之處、僅提供必要功能”的理念來設計的。“清水智能BEMS”內配制許多傳感器，通過建筑內每個人攜帶無線個人識別電子標簽，可以以每個人為單位控制空調與照明的使用(圖2)。由于每個人對溫度與濕度、光亮度的舒適感程度認同不一樣，所以通過這一控制，能夠針對不同的需求，既改善個人的舒適度，又能夠提升能源使用效率。
這里所用的傳感器以及個人識別電子標簽也都是半導體，還有搜集傳感器信息通過程序進行處理的單片機以及采集建筑內信息所需的網絡設備也都由半導體組成。而未來很可能會在鋼筋與混凝土搭建的建筑內到處嵌入大量的傳感器與單片機。
此外，如果根據室內有幾個人、有沒有老年人或兒童而改變空調溫度設置，那么不僅需要人感傳感器，還需要人臉識別以及圖像處理功能，那就需要在攝像頭中配備相應的半導體。僅傳感器在BEMS市場上就將構成2000～3000億日元的規模。
不僅是建筑物，汽車也將成為智能城市的一部分。例如電動汽車。電動汽車普及之后，許多人將集中于特定時間帶進行充電，將對輸電網構成極大影響，所以基于半導體的電動汽車充電控制非常必要。
目前正處于通過實驗探索電動汽車普及后的影響及其控制方法的階段。尤其是有許多將電動汽車作為蓄電池使用的研究，也就是所謂的V2G(VehicletoGrid，雙向輸電)。電力不足時，用電動汽車的蓄電池放電，電流流至輸電系統一側，替代發電機。為了實現這一高級控制，就必須首先要收集電動汽車與蓄電池等詳細信息。
電動汽車不同于自己家里智能電表進行的通信，需要在行駛過程保持長期的通信狀態。這樣一來，通過對在某一區域內有多少輛電動汽車、各自的電池余量是多少、將有多少充電需求進行分析之后，就可以將電動汽車作為輸電系統的一部分進行管理。為了控制電池，需要測量電壓、電流、溫度等，并其測量數據發送給管理方。支持實現這些功能的也是半導體，所以如果估算包括充電器在內的電動汽車半導體市場，僅電池管理與通信部分就將達到幾千億日元的規模。
城市整體就像一個電子設備那樣運行
智能城市通過在所有場所設置傳感器，根據測量結果進行綜合控制。使得城市整體宛如一個電子設備那樣運行，每當光照、氣溫、濕度、人類行動等外部因素發生變化，就按照預先設定的條件，城市整體性的能源調整與優化運行。例如，根據天氣情況運行空調進行溫度管理、用太陽能發電系統的剩余電力為電動汽車充電。這些可以在人無需去考慮下自動進行，所有物與物都實現聯網、聯動。可以說，這個過程中半導體起到了聯結作用。
上世紀90年代以來，半導體產業的發展結構通常是通過巨額投資實現大規模生產能力來產生利潤。未來，為了建設智能城市，半導體廠商作為零部件廠商，將為市場提供高精度傳感器與高端零部件，同時作為聯結產業界協調員的作用也將愈發重要。
中國經濟網 |
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