電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/梁浩斌）汽車電氣系統(tǒng)在過去百年間經(jīng)歷了從6V到12V的演進(jìn)，而隨著ADAS、信息娛樂系統(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的功率與能效需求。

近年，隨著汽車智能化、電動化升級，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）中國區(qū)汽車市場及應(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，成為汽車電氣架構(gòu)升級的趨勢。特別是在高階功能如線控轉(zhuǎn)向（SbW）、電子機(jī)械制動（EMB）等應(yīng)用需求推動下，48V系統(tǒng)能解決以往12V系統(tǒng)架構(gòu)難以實現(xiàn)的大功率輸出問題。


功率需求的提升，是升級48V系統(tǒng)的核心動力，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)計成為關(guān)鍵，尤其是在L3級及以上自動駕駛場景中，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，推動系統(tǒng)集成度和能效的顯著提升。未來隨著48V架構(gòu)的發(fā)展，還將會出現(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。

不過目前來看，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力系統(tǒng)中應(yīng)用48V。Gavin FU提到，自2023年底以來，48V系統(tǒng)成為業(yè)內(nèi)熱議焦點(diǎn)，尤其在中國和歐洲的新能源汽車及輕度混合動力汽車項目中。市場研究顯示，48V系統(tǒng)在2020年代中期將保持穩(wěn)定增長，主要由高端和大批量的原始設(shè)備制造商（OEM）推動，應(yīng)用于輕度混合動力、電動增壓器和先進(jìn)輔助裝置。
48V系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展大致分為兩個階段：
第一階段，預(yù)計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ET9，定位都較為高端，距離全面普及仍有一定距離。未來還需要產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同發(fā)力，推動48V系統(tǒng)從高端車型向中低端市場快速滲透。

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，電壓從12V提升到48V后，相關(guān)的芯片也有大量升級需求。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；

三相無刷電機(jī)驅(qū)動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、實時診斷和故障隔離功能，滿足汽車級安全標(biāo)準(zhǔn)。而這又帶來了電弧防護(hù)、電磁兼容（EMC）設(shè)計、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、軟啟動和快速關(guān)斷功能，滿足智能輔助駕駛對高可靠性電源網(wǎng)絡(luò)的需求；高邊智能開關(guān)，支持12/24/48V配電網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)智能配電和負(fù)載驅(qū)動；三相無刷電機(jī)驅(qū)動器（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)動低壓MOSFET（STripFET F7/F8系列），針對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。

未來，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)的升級將會為半導(dǎo)體行業(yè)帶來很大的市場增長機(jī)會。 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，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迅速擴(kuò)大，以滿足自動駕駛對冗余和安全的嚴(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，同時智能控制MCU及系統(tǒng)級方案成為新熱點(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)會與整車廠及Tier1供應(yīng)商深度合作，共同推動這一新興市場的快速發(fā)展?！?br />