下一代電力電子技術(shù)：美國(guó)的就業(yè)稻草

1月15日，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在北卡羅來(lái)納州立大學(xué)高調(diào)宣布，以該校為核心建立“下一代電力電子技術(shù)國(guó)家制造業(yè)創(chuàng)新研究所”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“電力電子技術(shù)創(chuàng)新中心”)。作為規(guī)劃中的國(guó)家先進(jìn)制造業(yè)創(chuàng)新中心之一，以下一代電力電子技術(shù)和設(shè)備制造為研發(fā)對(duì)象的國(guó)家級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心正式進(jìn)入人們的視線(xiàn)。

為振興美國(guó)制造業(yè)，奧巴馬于2012年3月宣稱(chēng)創(chuàng)建美國(guó)“制造業(yè)創(chuàng)新中心(IMIs)”，并在2013年國(guó)情咨文中正式宣布投資10億美元?jiǎng)?chuàng)建15個(gè)IMIs，除已經(jīng)建立的一個(gè)以3D打印機(jī)為研發(fā)制造對(duì)象的創(chuàng)新中心外，在2013年新建3個(gè);同年7月，奧巴馬再次提出在未來(lái)10年建立45個(gè)IMIs。

研究對(duì)象：寬帶隙半導(dǎo)體技術(shù)

電力電子技術(shù)是一門(mén)將電子技術(shù)應(yīng)用于電力領(lǐng)域的新興技術(shù)，它使用電力電子器件改變和控制通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的電功率，其產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于企業(yè)、軍隊(duì)、公共設(shè)施和普通消費(fèi)者。下一代電力電子設(shè)備具有體積小、可靠性強(qiáng)和節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，如目前已應(yīng)用于LED燈和平板電視中的寬帶隙半導(dǎo)體材料等。

上世紀(jì)初以來(lái)，硅半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用極大地改變了計(jì)算、通信和能源等行業(yè)，向消費(fèi)者和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)提供了強(qiáng)大甚至是不可思議的工具。今天，硅基電子在一些關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)面臨很大局限，而寬帶隙半導(dǎo)體則向人們展現(xiàn)出一個(gè)新的機(jī)遇，即更小、更快、更便宜和更高效的電力電子技術(shù)將應(yīng)用于個(gè)人電子設(shè)備、電動(dòng)車(chē)輛、可再生能源并網(wǎng)、工業(yè)級(jí)變速傳動(dòng)馬達(dá)和更為智能、靈活的輸電網(wǎng)絡(luò)等。

硅在室溫下的帶隙為1.1電子伏特(eV)，寬帶隙半導(dǎo)體是指在室溫下帶隙大于2.0eV的半導(dǎo)體材料。與硅基半導(dǎo)體技術(shù)相比，寬帶隙半導(dǎo)體不僅能在更高的溫度下穩(wěn)定運(yùn)行，而且在高壓、高頻狀態(tài)下，更為耐用和可靠，能以較少的電能，獲得空前的運(yùn)行能力。該技術(shù)不僅可以大大縮小消費(fèi)電子設(shè)備的體積，而且能夠把發(fā)電廠變得只有手提箱大小。

目的：技術(shù)先行，搶占市場(chǎng)，增加就業(yè)

奧巴馬政府認(rèn)為，建立“電力電子技術(shù)創(chuàng)新中心”目的是，通過(guò)加強(qiáng)寬帶隙半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，使美國(guó)占領(lǐng)這個(gè)正在出現(xiàn)的規(guī)模最大、發(fā)展最快的新興市場(chǎng)，這個(gè)市場(chǎng)將涵蓋從家用電器到工業(yè)設(shè)備制造，從電信技術(shù)到清潔能源技術(shù)等眾多領(lǐng)域，并且為美國(guó)創(chuàng)造出一大批高收入就業(yè)崗位。

該中心計(jì)劃在今后5年，通過(guò)對(duì)寬帶隙半導(dǎo)體技術(shù)的研發(fā)，制造出比目前硅基電力電子設(shè)備更具性?xún)r(jià)比的下一代節(jié)能、大功率電子芯片和器件，并通過(guò)對(duì)電力電子設(shè)備的改進(jìn)，使汽車(chē)、消費(fèi)電子和電網(wǎng)等更快、更小、更高效。該中心將建立一個(gè)協(xié)作網(wǎng)，不僅致力于下一代電力電子設(shè)備研究，還將制造、演示和調(diào)配新電力電子器件的能力和產(chǎn)品性能，以及它所產(chǎn)生的影響，包括對(duì)地區(qū)和全美商業(yè)活動(dòng)、勞動(dòng)力技能、制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和培育未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)等帶來(lái)的影響。

組織結(jié)構(gòu)：由官企研等共同構(gòu)建，機(jī)制靈活

“電力電子技術(shù)創(chuàng)新中心”總部位于北卡羅來(lái)納州立大學(xué)，其中包括供中心成員分享的研發(fā)設(shè)施和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，以及勞動(dòng)力開(kāi)發(fā)與教育項(xiàng)目等，目前成員包括18家公司、7所高校和實(shí)驗(yàn)室。美國(guó)能源部先進(jìn)制造業(yè)辦公室在今后5年里將向創(chuàng)新中心提供7000萬(wàn)美元的財(cái)政支持，另有7000萬(wàn)美元配套資金分別來(lái)自企業(yè)、高校等創(chuàng)新中心成員和北卡羅來(lái)納州政府。

實(shí)際上，美國(guó)近年來(lái)新建的每一個(gè)創(chuàng)新中心都是由眾多研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)等組成的綜合性區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，目的是在基礎(chǔ)研究與產(chǎn)品開(kāi)發(fā)之間架起一座及時(shí)聯(lián)通的橋梁，把企業(yè)、高校、研究和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)及相關(guān)政府部門(mén)等有機(jī)地聯(lián)合在一起，共同把人力物力投向投入產(chǎn)出比最優(yōu)的前沿技術(shù)領(lǐng)域，以獲得最大化收益。

奧巴馬提出建立45個(gè)制造業(yè)創(chuàng)新中心的設(shè)想，目前尚未獲得國(guó)會(huì)的立法支持。當(dāng)前的資金來(lái)源只能依靠行政命令，出自有研發(fā)預(yù)算的部門(mén)，如國(guó)防部、能源部、商務(wù)部、航空局和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)等，支持力度有限。為順利實(shí)施該計(jì)劃，奧巴馬政府正在游說(shuō)國(guó)會(huì)通過(guò)立法，以獲得穩(wěn)定的專(zhuān)項(xiàng)財(cái)政資金支持。