芯耀
与非AI
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可持续发展的未来依赖数字智能与行业协作
David Sandys，DigiKey 技术赋能与协作高级总监
在能源、交通、工业、航空航天、制造及其他领域，一种新的工程范式正在兴起，这种范式将智能嵌入到系统的硬件、软件和元器件层面，因此实现了系统全面智能化。
先进的支持 AI 的电子产品正为更清洁的能源、更智能的基础设施以及更可持续的未来提供支撑。作为一家全球性的电子元器件分销商 DigiKey，我们拥有一个最专业的团队，能够直接洞察数字化转型的发展趋势——这一趋势正在帮助我们提升运营效率、构建电气化骨架，并为由多种技术无缝融合所定义的下一阶段可持续创新铺平道路。
这条发展之路将持续改变工程师审视和设计系统的思路以及企业跨供应链协作的方式，并让可持续发展成为业务运营的核心一环。
一种面向可持续设计的系统级方法
过去十年间最大的转变之一，是从元器件级优化向系统级优化的演进。可持续的设计并不只是包含更高效率的元器件，而且要能有效利用能源、最小化停机时间、延长使用寿命并在更长时期内交付价值。在许多情况下，最大的可持续性收益来自于传感、电源管理、通信、软件和控制系统之间的协同工作。
面向可持续的设计还意味着提升鲁棒性，增加系统的平均无故障工作时间 (MTBF)。通过利用现代系统监控解决方案，在故障发生前识别异常、实现预测性维护并在问题演变为系统性故障之前将其隔离，如此，当今的设计师从一开始就可以制定出以可持续发展为核心的路线图。
系统级视角也已扩展到整个生态系统。位于荷兰鹿特丹的“漂浮农场”就是一个例子，它将可持续农业推向了新的水平。这座位于城市中心水面上的奶牛场结合了可再生能源、自动化和循环资源利用技术，最大限度地减少了对环境的影响。
该农场完全依靠太阳能供电，并使用自动化挤奶系统来提高效率。自动导引车 (AGV) 收集动物尿液和粪便，随后进行水处理和脱盐等过程，产生的洁净水再提供给牲畜饮用。虽然奶牛可以进入草地放牧，但它们的大部分饲料来自当地废弃物，包括附近足球场的草屑和城市面包店隔夜的面包等。
在漂浮农场，可持续发展并非附加功能，而是融入了运营的每一个环节。从能源发电和水管理到喂养和废物再利用，先进的技术和电子系统实现了高度集成且可持续的养殖模式。
转变设计思路以塑造长期性能
从历史上看，可持续发展举措通常侧重于改进已经设计和投入使用的产品或系统。这一过程正在被逆转。最具可持续性的产品越来越倾向于那些永远不需要更换的产品。工程师们开始将长寿命和可修复性与成本和功能性一并视为性能指标。这一转变可能会在未来十年从根本上重塑产品开发。
借助更多触手可及的信息和数据，一种更具前瞻性和整体性的设计方法正在出现，其宗旨是构造更持久、更耐用的高可靠性的零件，同时减少浪费和资源消耗。
数字工具的发展使得工程师、供应商、制造商和其他合作伙伴能够超越孤立地构建单个零件的局限，转而共同创建智能互联的系统。这在能源领域尤为明显——目前全球能源需求处于历史高位。全球电力需求的增长速度是能源需求增速的两倍以上，增长率接近 3%，略高于过去十年的平均水平（IEA 2026 全球能源回顾）。
随着 AI 和数据中心的持续建设，我们看到开发和运行所需的能源需求也在增长。尽管电动汽车和数据中心建设在总需求中占比不大，但这两个领域在 2025 年增长迅速，尤其是在美国。
然而，专家预测，一次能源消费将在 2035 年至 2045 年间达到峰值并趋于稳定，这得益于能效的提升、全球人口的下降以及可再生能源相对于化石燃料的结构性效率优势。
竞相打造智能能源系统
电网现代化是我们这个时代最具挑战性的工程难题之一，因为对功率转换、实时传感和系统级智能方面的突破压力日益增大。
站在这一问题前沿的是全球半导体领导者 Analog Devices，其技术为动态电网系统提供了支持，能够根据供需持续进行波动调整。当前电网承受的压力需要在边缘侧具备智能，以实现实时功能、响应能力、安全性和最佳运行。
由于基础设施老化、全球气温上升以及电力需求激增带来的显著压力，工程师们正争相推出系统性解决方案，以减少导致频繁停电、断电和其他故障的电网过载问题。
边缘计算、高级传感和实时数据有助于电网优化发电、储能与分配。储能系统和其他技术正在提高电网的效率和稳定性，即使是微小的性能增量改进，随着时间的推移也能带来显著的经济性和可持续效益。
例如，即使功率转换效率提高 1%，在大规模部署时也会产生巨大影响。应用于数据中心电源、太阳能逆变器、电动汽车车队和电网级能源系统时，1% 的效率提升在大规模部署下可转化为每年数十至数百太瓦时的电力节约，降低数百万美元的运营成本，并避免数百万吨的碳排放。
推动电网与电气化进程
对于电网而言，电气化和基础设施是两个关键因素。虽然车辆是这个更大系统的一部分，但出行趋势如今已成为焦点。随着电动汽车、自动驾驶和共享汽车的兴起，对可靠、紧凑/小型且环境适应性强的连接器的需求显著增加。再加上向 48V 设计的迁移，这本身就带来了一系列新挑战，包括电磁干扰波动加剧、更高的电压瞬变以及 PCB 间距要求增加。2025 年电动汽车销量同比增长超过 20%，达到 2100 万辆，每售出的四辆车中就有一辆是电动车（IEA 2026全球能源回顾）。
在此增长之上，每一辆电动汽车 (EV) 背后都有一个庞大的充电基础设施网络，包括电力电子器件、连接器、通信系统、储能系统、配电网络、制造能力和数字工具。迄今为止，挑战在于扩展系统规模，使电气化对更多人来说变得可及且负担得起。然而，建设可持续的充电基础设施远不止充电站本身的设计。要实现规模化，必须解决技术挑战（如电网现代化和电力输送）和社会挑战（包括许可流程和获取合适的场地）。无论来源如何，这些障碍往往导致高昂的前期成本和漫长的开发周期，从而减缓充电网络的扩张。
随着充电网络扩展到更偏远、更恶劣的地点，重点在于建立一个能够提供高功率密度、快速充电能力和长期可靠性的坚实基础。
据互连设备和 PCB 硬件制造商 Harwin 称，摆脱汽车所有权的转变即将到来，这使得连接器设计对于可靠的电源和信号传输至关重要，尤其是对于远程电动汽车充电站而言。最终目标是减小连接器的尺寸和重量，这方面已取得进展。
其他可再生能源领域——如太阳能、电池储能、智能电网、分布式发电和智能电源管理——正在与电动汽车基础设施同步成熟。随着这些系统为实现综合性能而相互连接，我们将真正看到能源转型的实际推进。
由于 DigiKey 为全球数百万的设计工程师提供支持，我们往往能在技术变革尚未显现在成品中之前，就预见到其苗头。工程师们越来越多地优先考虑能够实现更高效率、更好连接性和更长生命周期性能的元器件，这标志着整个行业正朝着“设计即可持续”的方向转变。由此产生的技术将在未来多年推动可持续产品和创新的发展。一个典型的例子就是碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN) 等宽带隙功率半导体的采用。这些技术可实现更快的开关频率、更高的电压和更宽的工作温度范围，以及更小的外形尺寸。其结果就是实现更可靠、更高效的电源设计，而这也是打造可持续产品和系统的关键要求。
携手合作，共同推进可持续发展
虽然一场数字革命正在进行，但没有哪家公司能够独自构建可持续技术的未来。它将由能够实时思考、适应和演进的系统来塑造。当今工程挑战的复杂性要求元器件制造商、半导体公司、分销商、软件开发人员、系统集成商和设计工程师之间进行更深层次的协作。
技术路线图正在协同制定中，数字工具正在简化元器件选择并加速设计周期，工程师们正在更快地进行原型设计和概念迭代，以将有价值的解决方案和零件推向市场——然而，仍有更多工作需要共同努力才能完成。
供应链正从交易关系转变为围绕共同可持续发展目标构建的关联生态系统。这种统一的方法正在加速创新，同时减少重复劳动、开发时间和多余浪费。看到大家的共同努力逐渐取得成效并产生影响，真是令人振奋。
可持续发展的未来更多地取决于各项技术如何智能地协同工作，而非单一技术本身。成功的组织将是那些将效率、连通性和韧性嵌入到系统每一层——从元器件到电网——的组织。让未来更可持续的基础并非某一单项突破，而是需要将集体智慧融入我们如今所构建的技术之中。观看 DigiKey 可持续未来视频系列第 2 季，深入了解电子行业可持续发展的未来。
David Sandys 是 DigiKey 的技术赋能与协作高级总监，而 DigiKey 则是全球电子元元器件和自动化产品尖端商务分销领域的全球领导者和持续创新者，能够提供来自 3,000 多家优质知名品牌制造商的 1,740 多万种元器件。
