電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）汽車電氣系統(tǒng)在過(guò)去百年間經(jīng)歷了從6V到12V的演進(jìn)，而隨著ADAS、信息娛樂(lè)系統(tǒng)等智能電氣設(shè)備的增加，12V系統(tǒng)逐漸難以滿足整車日益增長(zhǎng)的功率與能效需求。

近年，隨著汽車智能化、電動(dòng)化升級(jí)，汽車48V低壓系統(tǒng)也正在逐步提至各大車企、汽車供應(yīng)鏈的研發(fā)日程。意法半導(dǎo)體（ST）中國(guó)區(qū)汽車市場(chǎng)及應(yīng)用總監(jiān)，上海新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新中心負(fù)責(zé)人Gavin FU表示，48V系統(tǒng)正憑借更高能效、更小線束、更好大功率輸出的優(yōu)勢(shì)，成為汽車電氣架構(gòu)升級(jí)的趨勢(shì)。特別是在高階功能如線控轉(zhuǎn)向（SbW）、電子機(jī)械制動(dòng)（EMB）等應(yīng)用需求推動(dòng)下，48V系統(tǒng)能解決以往12V系統(tǒng)架構(gòu)難以實(shí)現(xiàn)的大功率輸出問(wèn)題。


功率需求的提升，是升級(jí)48V系統(tǒng)的核心動(dòng)力，而隨著功率、電壓提高，汽車電子電氣架構(gòu)也正在進(jìn)行一些變化。首先電子電氣架構(gòu)正向更高功率密度和智能化方向發(fā)展，以支持更復(fù)雜的負(fù)載和高級(jí)智能駕駛功能。其次，48V系統(tǒng)將與高壓系統(tǒng)協(xié)同工作，形成多電壓共存的架構(gòu)，滿足不同功率和安全需求。此外，功能安全和系統(tǒng)冗余設(shè)計(jì)成為關(guān)鍵，尤其是在L3級(jí)及以上自動(dòng)駕駛場(chǎng)景中，確保系統(tǒng)的fail-operational能力。

在技術(shù)上，ST采用獨(dú)創(chuàng)的BCD工藝和VIPower技術(shù)，以及GaN器件等，推動(dòng)系統(tǒng)集成度和能效的顯著提升。未來(lái)隨著48V架構(gòu)的發(fā)展，還將會(huì)出現(xiàn)更高效的雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器、更智能的電源管理和診斷能力，以及更完善的功能安全閉環(huán)機(jī)制。

不過(guò)目前來(lái)看，市面上真正采用48V低壓系統(tǒng)的車型數(shù)量還比較少，更多的還是在混合動(dòng)力系統(tǒng)中應(yīng)用48V。Gavin FU提到，自2023年底以來(lái)，48V系統(tǒng)成為業(yè)內(nèi)熱議焦點(diǎn)，尤其在中國(guó)和歐洲的新能源汽車及輕度混合動(dòng)力汽車項(xiàng)目中。市場(chǎng)研究顯示，48V系統(tǒng)在2020年代中期將保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，主要由高端和大批量的原始設(shè)備制造商（OEM）推動(dòng)，應(yīng)用于輕度混合動(dòng)力、電動(dòng)增壓器和先進(jìn)輔助裝置。
48V系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展大致分為兩個(gè)階段：
第一階段，預(yù)計(jì)2027年前后，主流新能源品牌將推出48V車型，產(chǎn)業(yè)鏈逐漸成型；
第二階段，更多傳統(tǒng)整車廠加入，隨著供應(yīng)鏈的全球改善，成本逐步下降，48V系統(tǒng)將被更多車型采用。

目前來(lái)看，市面上真正使用48V低壓系統(tǒng)的車型有特斯拉Cybertruck和蔚來(lái)ET9，定位都較為高端，距離全面普及仍有一定距離。未來(lái)還需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)力，推動(dòng)48V系統(tǒng)從高端車型向中低端市場(chǎng)快速滲透。

而當(dāng)前，48V系統(tǒng)還面臨一些挑戰(zhàn)，主要包括器件選擇有限、參考標(biāo)準(zhǔn)尚不完善（ISO21780為主要標(biāo)準(zhǔn)）、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜度高、成本與散熱平衡難題，以及電磁兼容和電弧等技術(shù)難點(diǎn)。

與此同時(shí)，電壓從12V提升到48V后，相關(guān)的芯片也有大量升級(jí)需求。據(jù)介紹，在48V系統(tǒng)中，低壓MOSFET需要具備更低的導(dǎo)通電阻、更快的開關(guān)速度以及更強(qiáng)的耐雪崩能力，以適應(yīng)更高功率和更嚴(yán)苛的工作環(huán)境；
HSD智能高邊開關(guān)和eFuse電子保險(xiǎn)絲，需要具備更豐富的診斷和保護(hù)功能，確保供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行可靠且智能電源和配電網(wǎng)絡(luò)管理；

三相無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器要兼容多電壓系統(tǒng)，并支持外部MOSFET以優(yōu)化功率密度和效率；
雙向DC-DC轉(zhuǎn)換器則需實(shí)現(xiàn)高效率、高功率密度和功能安全認(rèn)證，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

此外，功能安全芯片還需集成自檢、實(shí)時(shí)診斷和故障隔離功能，滿足汽車級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)。而這又帶來(lái)了電弧防護(hù)、電磁兼容（EMC）設(shè)計(jì)、系統(tǒng)冗余、熱管理及成本控制等新的挑戰(zhàn)。

基于ST在功率器件、電源管理和汽車電子領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累，目前ST已經(jīng)構(gòu)建覆蓋48V系統(tǒng)關(guān)鍵領(lǐng)域的完整產(chǎn)品矩陣，包括STi²Fuse控制器，具備可編程保護(hù)曲線、數(shù)字診斷、軟啟動(dòng)和快速關(guān)斷功能，滿足智能輔助駕駛對(duì)高可靠性電源網(wǎng)絡(luò)的需求；高邊智能開關(guān)，支持12/24/48V配電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)智能配電和負(fù)載驅(qū)動(dòng)；三相無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器（L99HBL01），兼容多電壓系統(tǒng)，應(yīng)用于EPS、TMS和EPB，支持外部MOSFET優(yōu)化功率密度；多路有刷直流電（L99HMH98）, 8路半橋， 應(yīng)用于車窗，座椅，雨刮等電機(jī)負(fù)載驅(qū)動(dòng)低壓MOSFET（STripFET F7/F8系列），針對(duì)48V系統(tǒng)優(yōu)化能效和可靠性；Stellar G MCU系列，面向軟件定義汽車，支持高帶寬以太網(wǎng)和大容量存儲(chǔ)。

未來(lái)，隨著汽車行業(yè)逐步推進(jìn)48V架構(gòu)落地，在當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈尚未成熟的節(jié)點(diǎn)，電壓架構(gòu)的升級(jí)將會(huì)為半導(dǎo)體行業(yè)帶來(lái)很大的市場(chǎng)增長(zhǎng)機(jī)會(huì)。 Gavin FU認(rèn)為，隨著48V系統(tǒng)的發(fā)展，功率半導(dǎo)體器件需求將大幅增長(zhǎng)，包括高性能MOSFET、智能開關(guān)和高集成度芯片；其次，功能安全和高可靠性芯片市場(chǎng)迅速擴(kuò)大，以滿足自動(dòng)駕駛對(duì)冗余和安全的嚴(yán)格要求；高效能電源管理解決方案（如PMIC和DC-DC轉(zhuǎn)換器）需求提升，同時(shí)智能控制MCU及系統(tǒng)級(jí)方案成為新熱點(diǎn)。

“隨著48V系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)鏈完善，半導(dǎo)體廠商有機(jī)會(huì)與整車廠及Tier1供應(yīng)商深度合作，共同推動(dòng)這一新興市場(chǎng)的快速發(fā)展。”