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

混合動(dòng)力汽車(chē) (HEV) 和全電動(dòng)汽車(chē) (EV) 設計如今廣受關(guān)注，一個(gè)重要的技術(shù)趨勢正悄然影響著(zhù)汽車(chē)行業(yè)——汽車(chē)動(dòng)力系統中的 48V 直流 (DC) 總線(xiàn)系統。48V 系統不僅適用于全電動(dòng)汽車(chē)和混合動(dòng)力汽車(chē)，它還適用于更常見(jiàn)的內燃機汽車(chē)。

汽車(chē)應用 48V 電網(wǎng)

48V 系統有何獨特之處？與在常規的供電條件下一樣，48V 系統歸根到底仍然遵循歐姆定律和基礎物理學(xué)規律，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合，但電勢差（損耗）隨電流線(xiàn)性增加，而功率損耗也隨電流的平方而增加。簡(jiǎn)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(huì )導致更高的電勢差和不可恢復的功率損耗。

顯然，48V 系統并不是一個(gè)新概念，反之，它長(cháng)久以來(lái)一直為業(yè)界所探討。但是，考慮到尺寸、能量容量（安培小時(shí)）、成本、壽命、安全性等因素，可充電的 12.6V（標稱(chēng)）鉛酸電池憑借其廣泛的應用和可用性一直被作為汽車(chē)行業(yè)的主要電源總線(xiàn)。

然而，隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，對新型車(chē)輛的動(dòng)力需求大大增加。除了啟動(dòng)器、照明、收音機、電動(dòng)車(chē)窗、電動(dòng)助力轉向、網(wǎng)絡(luò )和信息娛樂(lè )等基本功能外，許多其他安全和便利性功能也對動(dòng)力提出更高需求，這些功能通常被歸類(lèi)為高級駕駛輔助系統 (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(xiàn)和更大的連接器，這意味著(zhù)在已經(jīng)受到嚴格限制的車(chē)輛中，成本、重量和擁擠程度會(huì )更高。

汽車(chē) 48V 電網(wǎng)的主要增長(cháng)動(dòng)力

汽車(chē) 48V 電網(wǎng)的主要增長(cháng)動(dòng)力可歸納如下：

汽車(chē) 48V 電網(wǎng)的主要增長(cháng)動(dòng)力

近年來(lái)，一系列嚴格的 CO2 排放標準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)濟性法規CAFE (Corporate Average Fuel Economy) ，歐洲對生產(chǎn)不合規車(chē)輛的處罰，以及許多規范汽車(chē)使用而制定的相關(guān)法規，都拉動(dòng)了汽車(chē)行業(yè)對更高效率電氣網(wǎng)絡(luò )和架構的需求，例如48V 電網(wǎng)。

同時(shí)，一系列針對汽車(chē)內燃機的（ICE）減排要求，如2026年的歐七排放法規（Euro 7 regulations），以及種種對汽車(chē)冷啟動(dòng)的限制，也增加了對 48V 電網(wǎng)的需求。

另外，48V 電池現已廣泛應用于兩輪車(chē)和低速電動(dòng)汽車(chē) (LEV)，且 48V 電池交換系統已經(jīng)在兩輪車(chē)和低速電動(dòng)汽車(chē)（LEV）中實(shí)現標準化。這降低了 48V 電池的成本，也推動(dòng)了 48V 電源總線(xiàn)在汽車(chē)中的采用。

隨著(zhù)谷歌 48V 機架電源架構的成功引入，48V 架構現已廣泛應用于數據中心和工業(yè)應用中。這進(jìn)一步促進(jìn)了 48V 電源總線(xiàn)在汽車(chē)應用中的推廣。

48V 電網(wǎng)的優(yōu)勢

48V 電源架構具有以下主要優(yōu)勢：

48V 電源架構能夠提供更高的系統效率

1. 與兩級轉換 (48V -> 12V -> POL) 架構相比，從 48V 總線(xiàn)到負載點(diǎn) (POL) 電壓的直接轉換具有更高的效率

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效率

48V電源架構更具成本競爭力

1. 48V 電源架構可以減少車(chē)內 48V 至 12V 中間總線(xiàn)轉換器 (IBC) 的數量

2. 48V 電源總線(xiàn)因具有更低的電流而使線(xiàn)束成本更低

48V 電源架構支持更先進(jìn)的技術(shù)

1. 有了48V 電源總線(xiàn)的加持，無(wú)刷技術(shù)得以用于車(chē)內智能電機

2. 48V 直接轉換最高支持 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 電源架構與 Power-SOI

擁有 12V 子網(wǎng)的 48V 電網(wǎng)混合架構

要支持將 48V 電源直接轉換為 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，汽車(chē) IC 的最大額定電壓約為典型電壓的 1.5 至 2 倍（例如，對 48V 標稱(chēng)電壓而言，約為100V）。為了滿(mǎn)足嚴格的 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 200V 額定電壓的需求。

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

功能安全 (FuSa) 與 Power-SOI

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

Power-SOI 助力滿(mǎn)足 FuSa 需求

Power-SOI 助力汽車(chē)智能電源 IC

滿(mǎn)足 48V 架構和 FuSa 的更高要求

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

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

結論

Power-SOI 能夠助力 IC 設計人員獲得易于設計、具有更快上市時(shí)間 (TTM)、更穩健設計和更高功率密度的解決方案，可以滿(mǎn)足嚴苛的工業(yè)要求和新興工業(yè)電源趨勢。

除了上述關(guān)鍵應用之外，Power-SOI 還將助力提升智能電機 IC、智能氣動(dòng) IC、智能電機控制器 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)應用專(zhuān)業(yè)積淀，我們期待與您攜手合作，共同推動(dòng)汽車(chē) IC 的發(fā)展創(chuàng )新。