David Sandys/ DigiKey 技術致能與參與資深總監
有一種新的工程典範正在能源、運輸、工業、航太、製造與其他領域中逐漸興起，會在系統的硬體、軟體與元件層級中嵌入智慧能力，以達到全面智慧化。
先進的 AI 功能電子裝置是帶動潔淨能源、智慧基礎建設以及永續未來更上一層樓的幕後功臣。全球電子元件經銷商 DigiKey 的團隊已直接見證數位化運動的進展，不僅帶動更高的效率、奠定電氣化的基礎，更為譜寫永續創新的新篇章做好準備，並以匯集多項技術且順利協同合作來界定創新。
未來的發展將持續改變工程師看待與設計系統的方式、企業在供應鏈中的合作模式，以及永續性如何成為企業經營的核心要素。
系統層級的永續設計作法
過去十年間有個重大轉變就是從元件層級最佳化轉向系統層級最佳化。永續設計不僅僅是納入更高效的元件，而是在設計中講究有效的能源使用、最短的停機時間、延長使用壽命，以及讓價值發揮更長久的時間。在許多情況下，是否達到最大的永續效益取決於感測、電源管理、通訊、軟體與控制系統如何協同運作。
追求永續性的設計也代表要提升系統的穩健度並增加系統的平均故障間隔時間 (MTBF)。設計人員如今能利用現代化的系統監測解決方案，在故障發生前判別異常、遵循預測性維護規定，並在問題演變成系統性故障前加以隔離，因此能從一開始就打造以永續為核心的發展藍圖。
系統層級的檢視功能也擴大到整個生態系統。位於荷蘭鹿特丹的 Floating Farm (漂浮牧場) 就是一個例子，將永續農業提升到全新層次。這家位於市中心的水上乳牛牧場，就綜合運用再生能源、自動化系統及循環資源，將環境衝擊降到最低。
此牧場完全由太陽能供電，並使用自動擠奶系統以提高效率。自動導引車 (AGV) 會收集動物廢棄物，然後再經過像是水處理與脫鹽等流程，以協助提供牲畜飲用水。雖然乳牛可去陸地上吃草，但這座牧場大部分的飼料來自當地的廢棄物資源，包括鄰近足球場修剪後的草料以及市區麵包店的隔夜麵包。
在 Floating Farm 裡，永續並非附加選項，而是深植在營運的每一個層面。從發電、水資源管理，到餵食和廢棄物再利用，都使用先進技術與電子系統來達到高度整合且永續的農牧模式。
改變設計以規劃長期效能
從過往經驗來看，永續發展計畫多半關注於產品或系統在完成設計並投入使用後的改善，但此流程正在逆轉。最永續的產品已逐漸變成永遠不需要更換的產品。工程師已開始將壽命和可維修性視為與成本和功能同等重要的效能指標。這個轉變將在未來十年徹底改變產品開發流程。
能掌握的資訊與數據越來越多，就可用更積極且全面的設計作法來打造更長壽命、耐用且高可靠度的零件，同時減少廢棄物與資源消耗。
在數位工具的發展下，工程師、供應商、製造商及其他合作夥伴能打破各自打造專屬零件的藩籬，進而共享智慧互聯系統的建造成果。這在能源領域尤其明顯，因為全球能源需求已達到歷史新高。全球的電力需求增長速度是能源需求的兩倍多，成長率接近 3%，略高於過去十年的平均需求 (IEA 全球能源回顧 2026)。
隨著 AI 和資料中心的建設持續進行，我們也看到能源需求的攀升趨勢逐漸發展與顯現。儘管電動車和資料中心建設在整體需求中所占比例不高，但這兩個領域在 2025 年迅速成長，特別是在美國。
然而，專家預測，初級能源消耗將在 2035 年至 2045 年間達到高峰並封頂，背後的驅動因素包括能源效率提升、全球人口減少，以及再生能源相較於化石燃料的結構性效率。
加速打造智慧能源系統
電網的現代化是我們這個時代最具挑戰的工程之一，因為在電源轉換、即時感測及系統層級智慧能力方面追求突破的壓力不斷增加。
全球半導體領導廠商 Analog Devices 就率先面對此問題，以技術支援動態電網系統，以便其依據供需不斷調節電力輸送。基於電網目前的負荷，必須在邊緣端添加智慧能力，以達到即時功能、反應能力、安全性及最佳運作。
在老化基礎設施、全球氣溫上升以及電力需求激增帶來的明顯壓力下，工程師正加緊推出系統性解決方案以減少電網超載，避免經常導致停電、斷電及其他故障問題。
邊緣運算、先進感測與即時數據都有助於電網達到最佳化的發電、儲能與配電。儲能系統及其他技術也可增進效率與電網穩定性，甚至可逐漸帶來少量效能提升。這些效果將隨時間帶來顯著的經濟與永續效益。
舉例而言，即使電源轉換效率僅提升百分之一，在大規模部署下也能帶來龐大影響力。若應用在資料中心電源供應器、太陽能逆變器、電動車隊及電網規模能源系統中，1% 的效率提升在大規模部署下，每年可節省數十至數百太瓦時的電力，進而降低數百萬美元的營運成本，並減少數百萬噸的碳排放。
推動電網與電氣化的進展
在電網方面，電氣化與基礎設施是兩大關鍵因素。雖然車輛只是這個龐大系統中的一部分，但機動性趨勢如今已位處前線核心。隨著電動車、自動駕駛運輸以及共乘計畫的興起，對於可靠、緊湊／微型且具環境耐受性的連接器需求顯著增加。再加上轉移到 48V 設計所帶來的複雜性，就會帶來特有的新挑戰，包括電磁干擾波動增加、電壓瞬變提高以及 PCB 間距需求。2025 年電動車的銷售年增率超過 20%，達到 2,100 萬輛，每售出四輛汽車中就有一輛是電動車 (IEA 全球能源回顧 2026)。
每一輛電動車 (EV)都有充電基礎設施、電力電子、連接器、通訊系統、儲能系統、配電網路、製造能力及數位工具所組成的龐大網路。
除了銷量成長外，每一輛電動車 (EV) 的背後，都有充電基礎設施、電力電子、連接器、通訊系統、儲能系統、配電網路、製造能力及數位工具所組成的龐大網路。截至目前為止，挑戰都是如何擴大系統規模，以便更多人以實惠價格享用電氣化優勢。然而，要建立永續的充電基礎設施，當中所涉及的遠超過充電站本身的設計。要達到規模化就要同時克服技術難題，如電網現代化與電力輸送，還有社會挑戰，包括許可流程和取得適當的不動產。無論來源為何，這些障礙往往會導致高額的前期成本以及冗長的開發週期，進而減緩充電網路的拓展速度。
隨著充電網路拓展到更偏遠且嚴峻的地區，重點將是建立穩固的基礎，以便提供高功率密度、快速充電能力及長期可靠性。
互連裝置與 PCB 硬體製造商 Harwin 表示，社會上私人擁有汽車的主流趨勢正逐步轉移，因此連接器設計對於可靠的電力和訊號傳輸來說更為關鍵，特別是在遠端 EV 充電站方面。最終目標是縮減連接器的尺寸和重量，且這方面已有進展。
其他可再生能源也帶動太陽能、電池儲能、智慧電網、分散式發電及智慧電力管理的發展，並隨著電動車基礎設施逐步成熟。在這些系統互連的效能加成下，我們將真正開始見證能源轉型的實際作用。
DigiKey 支援全球數百萬名設計工程師，我們經常在技術轉型尚未以成品之姿展現之前，就已看到其萌芽。越來越多工程師優先考慮能提升效率、連接性與生命周期效能的元件，這顯示產業整體正以設計達到永續發展的方向轉變。轉變過程中帶來的技術有助於在未來多年帶動永續產品與創新的發展。寬能隙功率解決方案的採用就是一個明顯的例子，如碳化矽 (SiC) 和氮化鎵 (GaN)。這些技術能促成更高的切換頻率、電壓與工作溫度，並且縮小外型尺寸。如此一來，就能提供更高效可靠的電源設計，以滿足打造永續產品與系統的關鍵需求。
合作共同推進永續發展
數位革命已經展開，但沒有任一家公司能獨自建構永續科技的未來，而是由能即時思考、適應和演進的系統所塑造。有鑑於當今工程挑戰的複雜性，元件製造商、半導體公司、經銷商、軟體開發人員、系統整合商與設計工程師之間必須進行更深入的合作。
技術路線圖已朝協作方式開發，也能用數位工具簡化元件的挑選並加速設計週期，工程師將更迅速進行原型設計和概念迭代，以便推出具有附加價值的解決方案和零件，但要一起合作進行的工作還有很多。
供應鏈正從交易關係演變成以共同永續目標而構建的連結型生態系統。這種統一作法不僅能加速創新，更可減少重複工作、開發時間和多餘的浪費。各界的共同努力開始看見成效並帶動影響，著實令人振奮。
影響永續未來發展的主要因素並非個別技術本身，而是取決於技術間如何智慧協作。企業的成功關鍵就在於從元件到電網的每一個系統層級都納入效率、連接性與韌性的考量。要達到更永續的未來，基礎的建立並非一蹴可及，必須在目前打造的技術中融入協作的智慧能力。若要進一步探索電子產業永續發展的未來，請觀看 DigiKey 推出的第二季永續未來系列影片。
DigiKey 推出的第二季永續未來系列影片
David Sandys 是 DigiKey 技術致能與參與部門的資深總監；DigiKey 是全球電子元件與自動化產品的頂尖商務經銷商與持續創新者，能提供超過 3,000 家優質品牌製造商的 1,740 萬款以上元件。
