汽车48V架构，带来半导体市场新机会

电子发烧友网报道（文/梁浩斌）汽车电气系统在过去百年间经历了从6V到12V的演进，而随着ADAS、信息娱乐系统等智能电气设备的增加，12V系统逐渐难以满足整车日益增长的功率与能效需求。

近年，随着汽车智能化、电动化升级，汽车48V低压系统也正在逐步提至各大车企、汽车供应链的研发日程。意法半导体（ST）中国区汽车市场及应用总监，上海新能源汽车技术创新中心负责人Gavin FU表示，48V系统正凭借更高能效、更小线束、更好大功率输出的优势，成为汽车电气架构升级的趋势。特别是在高阶功能如线控转向（SbW）、电子机械制动（EMB）等应用需求推动下，48V系统能解决以往12V系统架构难以实现的大功率输出问题。

 
意法半导体（ST）中国区汽车市场及应用总监，上海新能源汽车技术创新中心负责人Gavin FU

功率需求的提升，是升级48V系统的核心动力，而随着功率、电压提高，汽车电子电气架构也正在进行一些变化。首先电子电气架构正向更高功率密度和智能化方向发展，以支持更复杂的负载和高级智能驾驶功能。其次，48V系统将与高压系统协同工作，形成多电压共存的架构，满足不同功率和安全需求。此外，功能安全和系统冗余设计成为关键，尤其是在L3级及以上自动驾驶场景中，确保系统的fail-operational能力。

在技术上，ST采用独创的BCD工艺和VIPower技术，以及GaN器件等，推动系统集成度和能效的显著提升。未来随着48V架构的发展，还将会出现更高效的双向DC-DC转换器、更智能的电源管理和诊断能力，以及更完善的功能安全闭环机制。

不过目前来看，市面上真正采用48V低压系统的车型数量还比较少，更多的还是在混合动力系统中应用48V。Gavin FU提到，自2023年底以来，48V系统成为业内热议焦点，尤其在中国和欧洲的新能源汽车及轻度混合动力汽车项目中。市场研究显示，48V系统在2020年代中期将保持稳定增长，主要由高端和大批量的原始设备制造商（OEM）推动，应用于轻度混合动力、电动增压器和先进辅助装置。

 
EEA 电源架构的不同实现路径

48V系统的产业发展大致分为两个阶段：
第一阶段，预计2027年前后，主流新能源品牌将推出48V车型，产业链逐渐成型；
第二阶段，更多传统整车厂加入，随着供应链的全球改善，成本逐步下降，48V系统将被更多车型采用。

目前来看，市面上真正使用48V低压系统的车型有特斯拉Cybertruck和蔚来ET9，定位都较为高端，距离全面普及仍有一定距离。未来还需要产业链上下游协同发力，推动48V系统从高端车型向中低端市场快速渗透。

而当前，48V系统还面临一些挑战，主要包括器件选择有限、参考标准尚不完善（ISO21780为主要标准）、系统设计复杂度高、成本与散热平衡难题，以及电磁兼容和电弧等技术难点。

与此同时，电压从12V提升到48V后，相关的芯片也有大量升级需求。据介绍，在48V系统中，低压MOSFET需要具备更低的导通电阻、更快的开关速度以及更强的耐雪崩能力，以适应更高功率和更严苛的工作环境；
HSD智能高边开关和eFuse电子保险丝，需要具备更丰富的诊断和保护功能，确保供电网络进行可靠且智能电源和配电网络管理；

三相无刷电机驱动器要兼容多电压系统，并支持外部MOSFET以优化功率密度和效率；
双向DC-DC转换器则需实现高效率、高功率密度和功能安全认证，确保系统稳定运行。

此外，功能安全芯片还需集成自检、实时诊断和故障隔离功能，满足汽车级安全标准。而这又带来了电弧防护、电磁兼容（EMC）设计、系统冗余、热管理及成本控制等新的挑战。

基于ST在功率器件、电源管理和汽车电子领域的深厚技术积累，目前ST已经构建覆盖48V系统关键领域的完整产品矩阵，包括STi²Fuse控制器，具备可编程保护曲线、数字诊断、软启动和快速关断功能，满足智能辅助驾驶对高可靠性电源网络的需求；高边智能开关，支持12/24/48V配电网络，实现智能配电和负载驱动；三相无刷电机驱动器（L99HBL01），兼容多电压系统，应用于EPS、TMS和EPB，支持外部MOSFET优化功率密度；多路有刷直流电（L99HMH98）, 8路半桥， 应用于车窗，座椅，雨刮等电机负载驱动低压MOSFET（STripFET F7/F8系列），针对48V系统优化能效和可靠性；Stellar G MCU系列，面向软件定义汽车，支持高带宽以太网和大容量存储。

未来，随着汽车行业逐步推进48V架构落地，在当前产业链尚未成熟的节点，电压架构的升级将会为半导体行业带来很大的市场增长机会。

Gavin FU认为，随着48V系统的发展，功率半导体器件需求将大幅增长，包括高性能MOSFET、智能开关和高集成度芯片；其次，功能安全和高可靠性芯片市场迅速扩大，以满足自动驾驶对冗余和安全的严格要求；高效能电源管理解决方案（如PMIC和DC-DC转换器）需求提升，同时智能控制MCU及系统级方案成为新热点。

“随着48V系统标准化和产业链完善，半导体厂商有机会与整车厂及Tier1供应商深度合作，共同推动这一新兴市场的快速发展。”