解決 48V 電網(wǎng)及 FuSa 難題， Power-SOI 推動智能功率器件創(chuàng)新

混合動力汽車 (HEV) 和全電動汽車 (EV) 設(shè)計(jì)如今廣受關(guān)注，一個重要的技術(shù)趨勢正悄然影響著汽車行業(yè)——汽車動力系統(tǒng)中的 48V 直流 (DC) 總線系統(tǒng)。48V 系統(tǒng)不僅適用于全電動汽車和混合動力汽車，它還適用于更常見的內(nèi)燃機(jī)汽車。

汽車應(yīng)用 48V 電網(wǎng)

48V 系統(tǒng)有何獨(dú)特之處？與在常規(guī)的供電條件下一樣，48V 系統(tǒng)歸根到底仍然遵循歐姆定律和基礎(chǔ)物理學(xué)規(guī)律，與電勢差 (V = IR)、電功率 (P = IV) 及功率損耗 (P = I2R) 相關(guān)。供電仍需要電流與電壓的結(jié)合，但電勢差（損耗）隨電流線性增加，而功率損耗也隨電流的平方而增加。簡而言之，在給定電壓下提供更多功率需要更多的電流，而更多電流會導(dǎo)致更高的電勢差和不可恢復(fù)的功率損耗。

顯然，48V 系統(tǒng)并不是一個新概念，反之，它長久以來一直為業(yè)界所探討。但是，考慮到尺寸、能量容量（安培小時）、成本、壽命、安全性等因素，可充電的 12.6V（標(biāo)稱）鉛酸電池憑借其廣泛的應(yīng)用和可用性一直被作為汽車行業(yè)的主要電源總線。

然而，隨著技術(shù)的進(jìn)步，對新型車輛的動力需求大大增加。除了啟動器、照明、收音機(jī)、電動車窗、電動助力轉(zhuǎn)向、網(wǎng)絡(luò)和信息娛樂等基本功能外，許多其他安全和便利性功能也對動力提出更高需求，這些功能通常被歸類為高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)。

ADAS 需要在 12V 電源下提供更高的功率和支持更高能量的電池，從而為各種核心功能和新型外圍設(shè)備供電。然而，在 12V 電源條件下將 IR 壓降和 I2R 功耗保持在可接受的水平需要更粗的電纜、更多銅線和更大的連接器，這意味著在已經(jīng)受到嚴(yán)格限制的車輛中，成本、重量和擁擠程度會更高。

汽車 48V 電網(wǎng)的主要增長動力

汽車 48V 電網(wǎng)的主要增長動力可歸納如下：

汽車 48V 電網(wǎng)的主要增長動力

近年來，一系列嚴(yán)格的 CO2 排放標(biāo)準(zhǔn)在全球各地相繼出臺，例如美國出臺的 2025 年企業(yè)平均燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)CAFE (Corporate Average Fuel Economy) ，歐洲對生產(chǎn)不合規(guī)車輛的處罰，以及許多規(guī)范汽車使用而制定的相關(guān)法規(guī)，都拉動了汽車行業(yè)對更高效率電氣網(wǎng)絡(luò)和架構(gòu)的需求，例如48V 電網(wǎng)。

同時，一系列針對汽車內(nèi)燃機(jī)的（ICE）減排要求，如2026年的歐七排放法規(guī)（Euro 7 regulations），以及種種對汽車?yán)鋯拥南拗?，也增加了?48V 電網(wǎng)的需求。

另外，48V 電池現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于兩輪車和低速電動汽車 (LEV)，且 48V 電池交換系統(tǒng)已經(jīng)在兩輪車和低速電動汽車（LEV）中實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。這降低了 48V 電池的成本，也推動了 48V 電源總線在汽車中的采用。

隨著谷歌 48V 機(jī)架電源架構(gòu)的成功引入，48V 架構(gòu)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心和工業(yè)應(yīng)用中。這進(jìn)一步促進(jìn)了 48V 電源總線在汽車應(yīng)用中的推廣。

48V 電網(wǎng)的優(yōu)勢

48V 電源架構(gòu)具有以下主要優(yōu)勢：

48V 電源架構(gòu)能夠提供更高的系統(tǒng)效率

1. 與兩級轉(zhuǎn)換 (48V -> 12V -> POL) 架構(gòu)相比，從 48V 總線到負(fù)載點(diǎn) (POL) 電壓的直接轉(zhuǎn)換具有更高的效率

2. 如前所述，以較低電流極大地降低功耗也有助于提供更佳的系統(tǒng)效率

48V電源架構(gòu)更具成本競爭力

1. 48V 電源架構(gòu)可以減少車內(nèi) 48V 至 12V 中間總線轉(zhuǎn)換器 (IBC) 的數(shù)量

2. 48V 電源總線因具有更低的電流而使線束成本更低

48V 電源架構(gòu)支持更先進(jìn)的技術(shù)

1. 有了48V 電源總線的加持，無刷技術(shù)得以用于車內(nèi)智能電機(jī)

2. 48V 直接轉(zhuǎn)換最高支持 30kW/m 的功率，突破了 48V 到 12V IBC DCDC（大約2.5kW/m）的功率限制，助力支持更先進(jìn)的技術(shù)

48V 電源架構(gòu)與 Power-SOI

擁有 12V 子網(wǎng)的 48V 電網(wǎng)混合架構(gòu)

要支持將 48V 電源直接轉(zhuǎn)換為 POL 電壓， BCD 工藝最大額定電壓也需要增大?？紤]一定的安全系數(shù)，汽車 IC 的最大額定電壓約為典型電壓的 1.5 至 2 倍（例如，對 48V 標(biāo)稱電壓而言，約為100V）。為了滿足嚴(yán)格的 AEC-Q100C 要求， BCD 工藝額定電壓將是 IC 最大額定電壓的 1.5 到 2 倍左右，這使新型 BCD 工藝提出了高達(dá) 200V 額定電壓的需求。

Power-SOI 憑借其 SOI/DTI 隔離技術(shù)和超低導(dǎo)通電阻晶體管，可以將芯片尺寸大大縮小。相比體硅技術(shù)，縮小超過 50%。

功能安全 (FuSa) 與 Power-SOI

由于高級駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 功能的巨大需求和日益復(fù)雜的汽車電子系統(tǒng)，對汽車功能安全認(rèn)證 (ISO 26262) 的需求也迅速增長。

Power-SOI 助力滿足 FuSa 需求

Power-SOI 助力汽車智能電源 IC

滿足 48V 架構(gòu)和 FuSa 的更高要求

為了支持 48V 架構(gòu)并滿足更高的 FuSa 要求，對下一代汽車智能電源 IC 的需求也水漲船高，尤其是智能電機(jī)、電源管理 IC（PMIC）和系統(tǒng)基礎(chǔ)芯片（SBC）IC。

Power-SOI 在滿足智能電機(jī)、PMIC 和 SBC 的主要需求方面具備以下的優(yōu)勢：

結(jié)論

Power-SOI 能夠助力 IC 設(shè)計(jì)人員獲得易于設(shè)計(jì)、具有更快上市時間 (TTM)、更穩(wěn)健設(shè)計(jì)和更高功率密度的解決方案，可以滿足嚴(yán)苛的工業(yè)要求和新興工業(yè)電源趨勢。

除了上述關(guān)鍵應(yīng)用之外，Power-SOI 還將助力提升智能電機(jī) IC、智能氣動 IC、智能電機(jī)控制器 IC、以太網(wǎng)供電 (PoE) IC 等產(chǎn)品的性能和競爭力。Soitec 擁有豐富的 Power-SOI 產(chǎn)品組合（200mm 和 300mm ) 及工業(yè)應(yīng)用專業(yè)積淀，我們期待與您攜手合作，共同推動汽車 IC 的發(fā)展創(chuàng)新。