后摩尔时代能源数字经济的启示及思考

发布日期:2021-07-01· 能源高质量发展 孙艺新 刘素蔚 于灏 柳占杰

后摩尔时代的技术趋势及相关思考 摩尔定律[1]是典型的。摩尔定律、后摩尔时代问题对认识理解能源行业发展规律同样具有借鉴意义。后摩尔时代是对当前数字技术进步的高度概括。

近期,国家科技体制改革和创新体系建设领导小组第十八次会议召开。会议专题讨论了面向后摩尔时代的集成电路潜在的颠覆性技术等问题。何为后摩尔时代?又会给当前方兴未艾的能源数字经济带来哪些启示?

后摩尔时代是对当前数字技术进步的高度概括,其指出了两种令人印象深刻的创新路径:以继续缩小数字集成电路尺寸为目的的“延续性创新”;以更多地靠电路设计以及系统算法优化性能的“颠覆式创新”。

笔者认为,后摩尔时代不仅代表信息技术发展的新阶段,也可用来研判能源数字经济发展新动向。身处后摩尔时代,能源电力企业要从颠覆式创新技术路线中思考演进方向,做好前期布局。

后摩尔时代的技术趋势及相关思考

摩尔定律[1]是典型的“大致正确”的趋势性判断,描述了技术进步与成本下降之间的对应关系,对信息技术行业的发展有着重要的风向标意义。但需要指出的是,近40年来摩尔定律的影响效果并不一致,以芯片处理器为例,1978—2011年,其性能年均增速在22%—52%之间,翻倍年数在1.5—3.5年之间,比较符合摩尔定律的描述;2011年以来开始放缓,2011—2015年期间,性能年均增速降为12%,2015—2018年进一步下降为3%,对应翻番年数分别为6年和20年。实际上,当前摩尔定律已经进入平台瓶颈期,这主要是由于在硅CMOS架构[2]的应用在1纳米颗粒度下很难维系,因此学界已经开始质疑硅CMOS架构的合理性,并已尝试关于类硅模式、类脑模式等新技术范式的探索。

对此,笔者有以下两点思考:

第一,从摩尔定律发挥作用到后摩尔时代瓶颈显现,虽然表明数字经济生产力在持续进步,但单一要素增长仍然符合边际效益递减的生产函数规律,对新范式的持续探索将作为后摩尔时代数字经济的基本动向。

第二,后摩尔时代的功耗瓶颈说明,数字集成电路不断缩小的延续性创新走到尽头,电力电子的宏观理论与量子微观理论亟待统一。穷则思变,对后摩尔时代的新集成、新材料、新架构已成为研究重点。

对能源数字经济发展的启示

从产业周期角度看,摩尔定律、后摩尔时代问题对认识理解能源行业发展规律同样具有借鉴意义。一方面,以光伏为代表的新能源发展处在产业周期的规模效益形成阶段,另一方面,需要综合考虑新能源发展与整个能源系统的协同关系,从而实现能源系统的安全、经济、绿色的统一。

因此,发展能源数字经济既要学习借鉴数字技术与信息技术产业在市场竞争中沉淀的共性规律,又要因业制宜,从能源系统论中把握行业发展的特殊性与战略定力,不能在急功近利中错失发展机遇。

笔者从中得到的启示可归纳为以下四点:

启示之一:新能源发电成本摩尔定律的背后是系统成本隐忧。

根据国际可再生能源署、彭博新能源财经等机构的分析,目前,全球太阳能光伏度电成本已由2007年的4.2元/千瓦时降至0.3元/千瓦时左右。这似乎说明在光伏发电中显现了一条类似摩尔定律的曲线,而且平价上网理念使得补贴退坡,并正在吸引更多资本加入到新能源发电设备制造领域。2021年以来,光伏上游龙头企业隆基股份最高市值达到4800亿元以上,超过了煤炭巨头中国神华创下的4200亿元纪录,而2021年一季度财报显示,前者的营业收入只有后者的1/5。


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