从技术到市场:车用48V高边开关芯片国内外产品对比及国产崛起态势
一、市场格局概览
1. 国际厂商主导,国产加速崛起
- 国际领先厂商:英飞凌 (Infineon)、德州仪器 (TI)、意法半导体 (ST)、罗姆 (ROHM)、恩智浦 (NXP) 占据全球主导地位,技术成熟,产品线丰富
- 国内代表厂商:类比半导体、稳先微电子 (WINSEMI)、纳芯微、南芯科技、微硕 (WINSOK) 等加速布局,已实现车规级产品量产,部分性能指标达国际水平
二、核心参数对比
1. 导通电阻 (RDS (ON)):越低越好,决定功耗与散热
| 厂商 | 代表产品 | RDS(ON) | 特点 |
|---|
| 英飞凌 | BTH50015-1LUA | 1.5 mΩ | Power PROFET + 系列,支持 35A 大电流 Infineon Technologies |
| 类比半导体 | HD80012 | 1.2 mΩ | 全球最低导通电阻,热阻优于英飞凌 18% |
| TI | TPS482H85-Q1 | 85 mΩ | 双通道设计,单通道最大 3A Texas Instruments |
| 稳先微 | WS5 系列 | 9-15 mΩ | 自主垂直 BCD 工艺,低功耗 |
| ROHM | BV1HJ045EFJ-C | 45 mΩ | 内置诊断功能,汽车级 |
| 微硕 | WSF50P04 | 12 mΩ | P 沟 MOSFET,40V/40A,替代继电器 + 预充电阻 + TVS |
2. 工作电压范围与耐压
- 国际产品:多数支持 8-60V 宽压输入,最大耐压 70V (负载突降保护)
- 国产产品:稳先微 WS5 系列 (5-58V/70V max) ,类比 HD80012 (支持 48V 平台),均达国际水平
3. 保护与诊断功能 (标配)
| 功能类型 | 典型实现 |
|---|
| 过流保护 | 可调节 / 固定电流限制,响应时间 μs 级 |
| 短路保护 | 瞬时关断或 LU (锁定直到重启) |
| 热关断 | 温度阈值可调,支持自动重启 |
| 开路负载检测 | 识别负载断开,提供诊断信号 |
| 欠压锁定 | 电压低于阈值时关断输出 |
| 反向电池保护 | 防止电源反接损坏芯片 |
| 诊断输出 | 数字 / 模拟信号指示故障类型 |
国际产品:保护功能更全面,诊断精度更高 (如英飞凌 BTG7000 系列电流检测误差≤1%)
国产产品:稳先微 WS 系列支持 “数字 + 模拟” 双诊断 ,纳芯微提供全面故障检测 NOVOSENSE
三、技术路线与工艺对比
1. 核心工艺
- 国际厂商:英飞凌采用 Power PROFET + 技术,ST 使用 VIPower M 系列,TI 采用 BCD 工艺
- 国内厂商:稳先微自主研发垂直 BCD+Split Gate Trench (VVSP) 技术 ,南芯科技实现全国产供应链垂直集成工艺
2. 集成度差异
- 国际:高度集成驱动电路、MOSFET、保护电路、诊断电路于单芯片
- 国内:类比半导体、稳先微已实现全集成,部分厂商 (如微硕) 专注高性能 MOSFET 方案
四、国内外厂商产品详细对比
1. 国际厂商产品亮点
英飞凌 (Infineon)
- BTH50015-1LUA:1.5mΩ 超低导通电阻,TOLL 封装,支持 60A 大电流,PRO-SIL™ ISO 26262 功能安全等级 Infineon Technologies
- 应用领域:48V 轻混系统启停电机、DC-DC 转换器、大功率负载驱动
德州仪器 (TI)
- TPS482H85-Q1:双通道 85mΩ,工作电压 6-58V,每通道静态电流 <2μA,高精度电流检测 (±15%) Texas Instruments
- TPS4816-Q1:宽电压范围 (3.5-95V),支持双向电流监测,适用于高功率应用
意法半导体 (ST)
- VN5HV16AH-E:单通道高边驱动器,模拟电流检测,专为 48V 设计 STMicroelectronics
- VNF1048F:高边开关控制器,带智能保险丝保护,支持 12V/24V/48V 系统 STMicroelectronics
罗姆 (ROHM)
- BV2HD045EFU-C:双通道 45mΩ,可变过流保护,开路负载检测,热关断
2. 国内厂商产品亮点
类比半导体
- HD80012:1.2mΩ 全球最低导通电阻,热阻比英飞凌低 18%,全集成保护与诊断
- 市场表现:HD7XXX/80012 系列累计出货超千万颗,已进入多家国际 Tier1 和整车厂
稳先微电子 (WINSEMI)
- WS5 系列:48V 高边开关,5-58V 工作范围,70V 耐压,AEC-Q100 认证
- WST6 系列:24V 平台兼容 48V,单芯片集成驱动 / MOSFET / 保护 / 诊断,可 pin-to-pin 替代国际品牌
- 技术优势:唯一量产 48V 高边开关的国内厂商,已获多家车企订单
纳芯微 (NOVOSENSE)
- NSE34XXX/35XXX 系列:支持 1-4 通道,RDS (ON) 8-140mΩ,适用于 BCM、区域控制器 NOVOSENSE
- 特点:低休眠电流 (<0.5μA),高精度电流检测,支持 I2C 通信 NOVOSENSE
微硕 (WINSOK)
- WSF50P04:-40V/-40A P 沟 MOSFET,12mΩ,雪崩能量 544mJ,一颗替代 “继电器 + 预充电阻 + TVS”
- 应用:48V/12V DC-DC 双向转换,座椅通风,DC-DC 模块体积缩小 40%
五、应用场景对比
1. 48V 轻混系统核心应用
- 启停电机控制:抑制反向电动势,保护 DC-DC 转换器
- DC-DC 转换:48V→12V 电源管理,替代传统继电器方案
2. 车身控制系统
- 车窗 / 座椅 / 后视镜控制:稳先微 WS7 系列 (12V) 提供精准负载控制和保护
- 照明系统:TI、ST 产品支持高精度电流检测,适用于 LED 矩阵大灯 Texas Instruments
3. 区域 / 域控制器配电
- 高边智能熔断:英飞凌、TI 产品集成 i²t 保护,精确限制故障能量
- 负载监控:纳芯微、稳先微支持数字诊断,便于系统级故障定位 NOVOSENSE
六、国内外产品优劣势分析
国际产品优势
- 技术领先:更低导通电阻 (最低 1.5mΩ vs 国产 1.2mΩ),更高集成度
- 可靠性验证:更长的车规级应用历史,更全面的故障模式分析
- 功能安全:英飞凌等已推出符合 ISO 26262 ASIL-B/D 等级产品
- 生态系统:完善的 SPICE 模型、评估板和软件支持
国内产品优势
- 性价比:同等性能下价格低 20-40%,降低整车 BOM 成本
- 本土支持:响应快,定制化服务更灵活
- 供应链安全:部分产品实现 “设计 – 制造 – 封测” 全链路国产化
- 创新应用:如微硕的单芯片替代继电器方案,大幅简化设计
差距与挑战
- 工艺差距:高端 BCD 工艺、沟槽技术仍有差距,影响 RDS (ON) 和散热性能
- 功能安全:符合 ISO 26262 高级别 (ASIL-D) 的产品较少
- 检测精度:电流检测、温度监控精度略低于国际顶级产品
七、发展趋势
- 更低导通电阻:向 1mΩ 以下迈进,降低功耗,适应大电流应用
- 更高集成度:集成更多保护、诊断、通信功能,减少外围元件
- 功能安全升级:向 ISO 26262 ASIL-D 级别迈进,满足自动驾驶需求
- 宽温工作:-40℃~150℃甚至更宽温度范围,适应极端环境
- 国产替代加速:国内厂商技术突破,车规认证加速,市场份额提升
八、选型参考
根据应用场景选择合适产品:
| 应用类型 | 推荐产品类型 | 关键参数考量 |
|---|
| 高功率负载 | 低 RDS (ON)(<10mΩ) | 电流容量、散热能力 |
| BCM / 区域控制 | 多通道 + 诊断 | 通道数、诊断精度、接口类型 |
| 48V 轻混系统 | 高耐压 + 反向保护 | 耐压 (≥70V)、反向电动势抑制 |
| 电源分配 | E-fuse 集成型 | i²t 保护、快速响应 |
| 成本敏感应用 | 国产高性价比方案 | 性能 / 价格比、供货稳定性 |
总结
国际厂商凭借技术积累和市场先发优势仍主导 48V 高边开关市场,国内厂商通过自主创新和成本优势快速追赶,部分产品性能已达国际水平。选择时应综合考虑性能、价格、供应链安全和技术支持,在关键应用可采用国际品牌,一般应用可考虑国产替代以降低成本并提升供应链韧性。随着国内厂商在工艺和可靠性方面持续突破,预计未来 2-3 年内国产 48V 高边开关芯片市场份额将显著提升。
芯湃科技深耕新能源汽车领域,聚焦高性能、高可靠性与智能化硬件研发,打造覆盖三电系统、智能驾驶及能源基础设施的一站式解决方案。助力车企构建从能源管理到智能驾驶的全栈式硬件生态,推动新能源汽车向高集成度、高安全性方向持续演进。
您好!请登录