強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具、一流的嵌入式處理性能以及高效率的電力電子晶體管推動(dòng)了數(shù)字能源革命的發(fā)展。這些功率晶體管將能量轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)包，然后在高速嵌入式控制系統(tǒng)的控制下精確地對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行轉(zhuǎn)換和處理。目前，最常使用的設(shè)備類型之一是絕緣柵雙極型晶體管或IGBT。20世紀(jì)80年代以來(lái)，IGBT技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了六次發(fā)展，平均每11年，其能源效率提高了一倍。預(yù)計(jì)到2020年，用于風(fēng)能和太陽(yáng)能農(nóng)場(chǎng)的5兆瓦逆變器在體積上將比2000年的相同設(shè)備小27倍。能源與信息一樣，也是所有其他現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)，能源的數(shù)字化將對(duì)商業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到重大的影響。
“只需一個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具鏈，我就可以實(shí)現(xiàn)從設(shè)計(jì)到商用部署等一系列過(guò)程，從而顯著縮短了許多項(xiàng)目的開發(fā)時(shí)間。現(xiàn)在，通過(guò)在已進(jìn)行生產(chǎn)預(yù)驗(yàn)證且成本效益高的可部署硬件上進(jìn)行原型驗(yàn)證，我們可以將商用硬件產(chǎn)品帶到室外進(jìn)行3個(gè)月的實(shí)地測(cè)試。而其他具有競(jìng)爭(zhēng)力的Real-Time平臺(tái)則需要更大規(guī)模的電路設(shè)計(jì)人員、DSP程序員、工程師和技術(shù)人員團(tuán)隊(duì)，而且仍然無(wú)法部署這些平臺(tái)。”-Yakov Familiant， Eaton Corporation電力系統(tǒng)和架構(gòu)首席工程師
20世紀(jì)80年代以來(lái)，嵌入式處理器和FPGA的PPD(performance-per-dollar)以驚人的速度增長(zhǎng)--超過(guò)500萬(wàn)倍。即使到了20世紀(jì)90年代末，模擬控制系統(tǒng)的 PPD 仍比數(shù)字控制系統(tǒng)高，但近幾年摩爾定律的發(fā)展卻使數(shù)字控制系統(tǒng)將模擬控制系統(tǒng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)地甩在身后。最近，嵌入式計(jì)算芯片的性能又發(fā)生了一次變革。微處理器、DSP和FPGA這三種最常用的嵌入式處理技術(shù)已經(jīng)集成到單個(gè)異構(gòu)集成電路。幾年前，F(xiàn)PGA和DSP合并到單個(gè)芯片組大大降低了集成成本，使數(shù)字控制系統(tǒng)的PPD增長(zhǎng)了40倍。對(duì)于數(shù)字能源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其重要意義在于將DSP的高效計(jì)算能力與可重配置FPGA芯片的并行機(jī)制和硬件加速特性相結(jié)合。
嵌入式計(jì)算芯片組的PPD每14個(gè)月增加一倍，且在未來(lái)幾年內(nèi)，這個(gè)周期將比嵌入式系統(tǒng)13個(gè)月的更短。這會(huì)使許多產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)陷入不斷需要重新設(shè)計(jì)的高成本高風(fēng)險(xiǎn)“沙鼠輪”陷阱中。等到產(chǎn)品發(fā)布時(shí)，他們(和他們的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手)已經(jīng)可以購(gòu)買到具有兩倍PPD的芯片組。以當(dāng)前的發(fā)展速度，嵌入式計(jì)算芯片的性能從2010年到2020年將提升2^8倍，所以2020年購(gòu)買的處理芯片的PPD很可能比2010年的芯片高至少256(2^8)倍。
需要不斷重新設(shè)計(jì)產(chǎn)品線才能跟上摩爾定律指數(shù)增長(zhǎng)的步伐，這一現(xiàn)實(shí)使大小型公司面臨著日益嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。許多高管和董事會(huì)成員都在思考是否有替代產(chǎn)品。
