電子發燒友網報道(文/梁浩斌)近年,從數據中心到通信、再到汽車,48V架構得到了市場廣泛關注。尤其是在汽車領域,隨著汽車智能化、電動化升級,汽車48V低壓系統也正在逐步提升各大車企、汽車供應鏈的研發日程。
那么在汽車低壓系統上,從過去沿用多年的12V,升級到48V架構,系統電壓提升的主要驅動力是什么?
納芯微技術專家張雪霽在接受電子發燒友網采訪時表示,智能輔助駕駛功能的不斷演進,對ADAS系統主芯片的算力與復雜度提出了更高要求,同時也顯著增加了系統功耗。更重要的是,隨著底盤等大功率電機負載逐步向線控化轉型,電機功耗進一步上升,致使整車低壓配電需求大幅增加。傳統的12V電池供電體系已難以滿足當前及未來的功率需求,因此,越來越多的汽車廠商正積極推動向48V電源系統的升級。
作為首款采用48V架構的量產車型,Cybertruck的推出推動了這一技術在行業內的廣泛關注與跟進,各大OEM廠商正積極布局48V系統。例如,在去年11月,小米發布了一系列預研技術,其中就包括全主動懸架、48V線控轉向及線控制動系統。該全主動懸架為每個車輪分別配備了功率高達4.6kW的強大動力源,能夠迅速將油壓傳遞至減震器,最大舉升力可超過44,400N。
由于全主動懸架普遍需要大功率液壓泵,對功率需求極高,所以12V供電已經無法滿足其功率需求,需求升級至48V。比如蔚來與Clearmotion合作開發的主動懸架系統是運行在48V電壓下,整車低壓系統由兩個12V冗余系統和48V系統組成。
值得一提的是,全主動懸架對48V也并非是剛需,目前有不止一種技術方案,比如仰望U7上的驅動主動懸架的直線電機則是運行在800V高壓,直接用高壓大電池包供電。
而目前電動汽車上,12V電池負載一般在2.2kW到3kW之間,這已經是包含智駕算力硬件的功率。張雪霽認為,在智能駕駛方面,可能未來要到L3/L4級的自動駕駛后,才會出現12V供電的瓶頸。
所以,從目前的需求來看,48V可能還稱不上是剛需。當然,48 V在技術上本身肯定是具備優勢的,支持更大的功率就是一大核心優勢,是未來的趨勢。但從成本上看,無論是在供應鏈的角度以及車企的角度,成本大幅增加是不可避免的。
目前48V供應鏈尚未成熟,在未大規模出貨的情況下,相關部件成本較高,主要體現在如下幾個方面:
1、適配于12V電氣系統的40V車規耐壓和適配于48V電氣系統的80V車規耐壓器件的工藝差別巨大,在工藝方面重新磨合帶來的成本;
2、從12V邁向48V,是為了解決功率升高的問題,因此并不會因為電壓提升而減小電流,這種情況下,模擬芯片的成本會提高,這也是容易被忽略的問題;
3、48V系統中,接插件、線束等對電磁屏蔽、爬電距離提出更高要求;在ZCU區域控制器內,需要額外增加48V轉12V的電源;同時,額外增加的大功率電源需要更多的散熱考量。比如,之前ZCU因為功率較小,散熱壓力不大,可以使用塑料殼。但在增加48V轉12V電源后,必須使用金屬外殼來散熱,這些都帶來了額外的器件和系統成本。
張雪霽表示,傳統上認為48V能讓電流減少至1/4,從而縮小芯片DIE面積、降低成本。但實際上,40V與80V車規耐壓工藝差別顯著,而國產80V工藝成熟的FAB稀缺,導致前期成本反而上升。同時,48V的目的在于應對更高功率,電流并非簡單減少到1/4;在相同電流下電壓升高,模擬芯片成本甚至可能增加100%。
雖然整車直接切換到48V體系在成本和性能邏輯上仍不夠成熟,但48V是明確的發展趨勢。無論車廠、Tier1還是芯片公司,都在堅定推動供應鏈演進。其中,電機類負載、CAN接口和供電電源率先被催熟:車廠和Tier1正布局48V電機模塊、ZCU模塊以儲備技術;芯片公司則優先開發48V馬達驅動、電源與接口產品;FAB廠也在加快80V車規工藝的優化迭代。
不過,48V系統升級也帶來了新的挑戰,特別是模擬芯片成本的大幅提升。與12V系統相比,48V系統中多類芯片都需要技術升級以實現適配。納芯微已在這些方向上提前布局,并取得了快速進展。
據了解,在48V系統中,首先升級的主要是帶有電機的設備,包括熱管理的散熱風扇、油泵、水泵、底盤轉向電機、甚至是座椅的電機等,所以馬達驅動類的芯片,包括BLDC 馬達驅動、半橋和全橋預驅等負載類的產品;功率配電方面,高邊開關、eFuse等也需要升級到48V;電源方面,大量48V轉12V電源需要PMIC等不同功率等級的DCDC電源芯片升級;接口方面,CAN芯片 VCC 供電在 12 伏,但喚醒引腳需耐壓 48 伏,所以CAN 總線的 pin 腳也需要48 V耐壓;另外,音頻功放芯片、大燈LED驅動芯片等,都有機會升級到48V。
納芯微目前針對汽車48V架構趨勢,已率先布局高壓平臺芯片級解決方案,涵蓋前照燈、電氣系統隔離驅動、CAN接口芯片、馬達驅動等關鍵品類,以滿足未來將快速增長的48V需求。
對于國內48V架構的規模落地,目前多家頭部OEM廠商普遍會在2027年下半年實現量產上車,初期會在一些高端車型上率先搭載。
毫無疑問,48V替代12V的趨勢正在不斷加速,而這一輪汽車產業的技術升級,將會帶來更高的單車芯片價值量,尤其為本土模擬芯片廠商帶來巨大的市場增量空間。
那么在汽車低壓系統上,從過去沿用多年的12V,升級到48V架構,系統電壓提升的主要驅動力是什么?
納芯微技術專家張雪霽在接受電子發燒友網采訪時表示,智能輔助駕駛功能的不斷演進,對ADAS系統主芯片的算力與復雜度提出了更高要求,同時也顯著增加了系統功耗。更重要的是,隨著底盤等大功率電機負載逐步向線控化轉型,電機功耗進一步上升,致使整車低壓配電需求大幅增加。傳統的12V電池供電體系已難以滿足當前及未來的功率需求,因此,越來越多的汽車廠商正積極推動向48V電源系統的升級。
作為首款采用48V架構的量產車型,Cybertruck的推出推動了這一技術在行業內的廣泛關注與跟進,各大OEM廠商正積極布局48V系統。例如,在去年11月,小米發布了一系列預研技術,其中就包括全主動懸架、48V線控轉向及線控制動系統。該全主動懸架為每個車輪分別配備了功率高達4.6kW的強大動力源,能夠迅速將油壓傳遞至減震器,最大舉升力可超過44,400N。
由于全主動懸架普遍需要大功率液壓泵,對功率需求極高,所以12V供電已經無法滿足其功率需求,需求升級至48V。比如蔚來與Clearmotion合作開發的主動懸架系統是運行在48V電壓下,整車低壓系統由兩個12V冗余系統和48V系統組成。
值得一提的是,全主動懸架對48V也并非是剛需,目前有不止一種技術方案,比如仰望U7上的驅動主動懸架的直線電機則是運行在800V高壓,直接用高壓大電池包供電。
而目前電動汽車上,12V電池負載一般在2.2kW到3kW之間,這已經是包含智駕算力硬件的功率。張雪霽認為,在智能駕駛方面,可能未來要到L3/L4級的自動駕駛后,才會出現12V供電的瓶頸。
所以,從目前的需求來看,48V可能還稱不上是剛需。當然,48 V在技術上本身肯定是具備優勢的,支持更大的功率就是一大核心優勢,是未來的趨勢。但從成本上看,無論是在供應鏈的角度以及車企的角度,成本大幅增加是不可避免的。
目前48V供應鏈尚未成熟,在未大規模出貨的情況下,相關部件成本較高,主要體現在如下幾個方面:
1、適配于12V電氣系統的40V車規耐壓和適配于48V電氣系統的80V車規耐壓器件的工藝差別巨大,在工藝方面重新磨合帶來的成本;
2、從12V邁向48V,是為了解決功率升高的問題,因此并不會因為電壓提升而減小電流,這種情況下,模擬芯片的成本會提高,這也是容易被忽略的問題;
3、48V系統中,接插件、線束等對電磁屏蔽、爬電距離提出更高要求;在ZCU區域控制器內,需要額外增加48V轉12V的電源;同時,額外增加的大功率電源需要更多的散熱考量。比如,之前ZCU因為功率較小,散熱壓力不大,可以使用塑料殼。但在增加48V轉12V電源后,必須使用金屬外殼來散熱,這些都帶來了額外的器件和系統成本。
張雪霽表示,傳統上認為48V能讓電流減少至1/4,從而縮小芯片DIE面積、降低成本。但實際上,40V與80V車規耐壓工藝差別顯著,而國產80V工藝成熟的FAB稀缺,導致前期成本反而上升。同時,48V的目的在于應對更高功率,電流并非簡單減少到1/4;在相同電流下電壓升高,模擬芯片成本甚至可能增加100%。
雖然整車直接切換到48V體系在成本和性能邏輯上仍不夠成熟,但48V是明確的發展趨勢。無論車廠、Tier1還是芯片公司,都在堅定推動供應鏈演進。其中,電機類負載、CAN接口和供電電源率先被催熟:車廠和Tier1正布局48V電機模塊、ZCU模塊以儲備技術;芯片公司則優先開發48V馬達驅動、電源與接口產品;FAB廠也在加快80V車規工藝的優化迭代。
不過,48V系統升級也帶來了新的挑戰,特別是模擬芯片成本的大幅提升。與12V系統相比,48V系統中多類芯片都需要技術升級以實現適配。納芯微已在這些方向上提前布局,并取得了快速進展。
據了解,在48V系統中,首先升級的主要是帶有電機的設備,包括熱管理的散熱風扇、油泵、水泵、底盤轉向電機、甚至是座椅的電機等,所以馬達驅動類的芯片,包括BLDC 馬達驅動、半橋和全橋預驅等負載類的產品;功率配電方面,高邊開關、eFuse等也需要升級到48V;電源方面,大量48V轉12V電源需要PMIC等不同功率等級的DCDC電源芯片升級;接口方面,CAN芯片 VCC 供電在 12 伏,但喚醒引腳需耐壓 48 伏,所以CAN 總線的 pin 腳也需要48 V耐壓;另外,音頻功放芯片、大燈LED驅動芯片等,都有機會升級到48V。
納芯微目前針對汽車48V架構趨勢,已率先布局高壓平臺芯片級解決方案,涵蓋前照燈、電氣系統隔離驅動、CAN接口芯片、馬達驅動等關鍵品類,以滿足未來將快速增長的48V需求。
對于國內48V架構的規模落地,目前多家頭部OEM廠商普遍會在2027年下半年實現量產上車,初期會在一些高端車型上率先搭載。
毫無疑問,48V替代12V的趨勢正在不斷加速,而這一輪汽車產業的技術升級,將會帶來更高的單車芯片價值量,尤其為本土模擬芯片廠商帶來巨大的市場增量空間。
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