领跑48V汽车电气化：安森美通过碳化硅优化与结构设计实现功率半导体效能跃升

作为全球领先的半导体解决方案提供商，安森美（onsemi）的业务涵盖汽车电子、工业自动化、能源基础设施、云计算与消费电子等多个关键领域，致力于推动高效能、高可靠性技术的创新与发展。本期对话安森美：聚焦汽车电气化核心——48V系统，深入探讨安森美如何通过先进的功率半导体技术，实现系统效率与功率密度的双重突破。

采访人：安森美中国区汽车现场应用工程经理 Chao Peng

采访问题

1.48V系统对功率器件（如MOSFETs, SiC/GaN器件）提出了更高要求。安森美在用于48V应用的功率半导体上有哪些最新的技术突破？特别是在优化系统效率和功率密度方面。

在汽车48V系统的功率半导体领域，安森美(onsemi)通过材料创新、结构优化与系统级协同实现了技术突破，尤其在提升系统效率和功率密度方面取得显著进展，持续领跑行业。

汽车功率模块(APM)凭借低杂散电感和更好的电磁干扰 (EMI) 性能，将高度集成且紧凑的设计提升到新的水平。功率 MOSFET 芯片彼此靠近且包含在同一个封装内，这样可以减少封装寄生效应，为最大 VDS 电压提供更多的裕量，并降低开关损耗。高效的电流处理使得 PCB 中无需高电流路径。以APM21为例，该模块集成了 6 个 100V MOSFET（3x 半桥） ， 可处理48V 三相大功率辅助应用，如电动涡轮增压器、暖通空调电动压缩机、各种泵和风扇。安森美还有其他 APM 系列，如APM12、APM19 和 APM21等，提供多种封装，专为 48V 配件、48V 电池开关和 DC-DC 转换器而设计。

T10 MOSFET也是技术突破的一个典型例子。T10 是安森美继 T6 和 T8 成功之后推出的新型技术节点， T10-M 采用特定应用架构， 具有极低的 RDS(ON) 和软恢复体二极管， 专门针对电机控制和负载开关进行了优化。 另一方面， T10-S 专为开关应用而设计， 更加注重降低输出电容。 虽然会牺牲少量的 RDS(ON)， 但整体效率更好， 特别是在较高开关频率时。

图：T10 MOSFET

对于低压 FET，衬底电阻可能占 RDS(ON) 的很大一部分。因此，随着技术的进步，使用较低电阻率的衬底和减薄晶圆变得至关重要。在 T10 技术中，安森美成功减小了晶圆厚度，从而将 40V MOSFET 中衬底对 RDS(ON) 的贡献从约 50% 减少到 22%。更薄的衬底也提高了器件的散热能力。

此外，在高功率应用中，MOSFET开关的散热能力非常重要。传统SMD 主要从封装底部通过 PCB 散热， 散热效果并不理想。安森美推出的顶部散热封装（TCPAK57），进一步提高了散热性能，使系统设计更加紧凑和高效。

图：顶部散热

2.安森美为48V轻度混合动力系统提供了哪些关键产品组合？能否重点介绍1-2款近期推出的、代表公司技术优势的产品或解决方案？

安森美为48V轻度混合动力系统提供全面的产品，包括功率器件、栅极驱动器和数字隔离、保护器件、辅助电源、车载网络收发器等等多种关键产品组合。

电子保险丝(eFuse) 可以通过构建冗余网络来提高 48V 电气架构的稳健性和可靠性。安森美的NIV3071 eFuse 可以保护最多 4 个独立的 48V 或 12V 下游负载，使它们免受输出短路、过载和过电流事件的影响。一个电源可以安全地驱动 4 个受保护的独立负载，每个负载以 2.5A 连续电流运行。NIV3071的四个通道还可以并联使用，驱动最高达 10A 的负载电流。该产品拥有5x6mm 的小型封装，有利于缩小PCB尺寸。

图：4个ECU受eFuse保护的示例

第4代智能LED驱动器NCV78902是目前行业内少有的能工作在48V电池电压的LED驱动器，凭借其双相升压架构、高频小型化设计、动态可编程性及高合规性，不仅满足当前汽车照明的高性能需求，更以灵活兼容性和前瞻技术布局，推动软件定义汽车与区域架构的发展。

图：第4代智能LED驱动器NCV78902

T10 分立 MOSFET 采用屏蔽栅极沟槽技术，具有超低 RDS(ON)、低噪声、低 EMI、最小化过冲和业界领先的体二极管（低 Qrr、Trr）等特性。T10 旨在增强性能、提高效率、减少振铃、最大限度地降低过冲和噪声。T10 还可以服务于各种需要 40V 和 80V MOSFET 的新型 48V 应用和传统 12V 应用。

栅极驱动器设计在有效降低 48V汽车系统的功率损耗方面发挥着重要作用。面向 48V应用的安森美栅极驱动器可以将MOSFET栅极快速充电和放电，从而显著降低损耗。FAD3151MXA 和 FAD3171MXA 是 110V、2.5A 多功能车用单通道浮栅驱动器，适合驱动最高达 110 V电压的高速功率 MOSFET。

3.48V系统面临来自纯电动和800V电压混动等的竞争。安森美如何看待48V在整体电气化蓝图中的长期定位？公司如何布局其技术和产品路线图，以保持在这一领域的竞争优势？是否看到SiC/GaN在48V系统中更广泛应用的潜力？

最初，48V轻混系统是传统燃油汽车向纯电动汽车过渡的重要桥梁，能以相对较低的成本实现一定程度的电气化，提升车辆性能和燃油经济性。随着汽车电动化进程的加速发展，48V 系统已经嬗变为下一代汽车的低压供配电系统的标准电压，会取代现有的12V供配电系统。

新能源汽车搭载有高压与低压两套供配电系统，高压电池组（通常为 400 V 或 800 V 架构） 为车辆提供动力与空调电源， 出于用电安全，转换效率和输配电便利等考虑，另需要一套在安全电压范围内的低压供配电系统，低压供配电系统的能量自高压供电转换而来，用于各大车辆控制系统与座舱应用，目前广泛采用从燃油车继承的12V供电系统，但对于某些应用， 48 V 可带来显著优势。48V 系统能够有效减小线缆尺寸，它支持使用更细的线束，为散热风扇、车舱通风系统和座椅加热等功能供电。更纤细的线束不仅减轻了车辆整体重量，在低电流需求场景下，还能显著提升能效，实现轻量化与节能的双重优化。

其次，在高压（HV）不适用的场景中，48V 系统展现出独特价值。BEV 主电池组的高电压并不适配座椅加热这类低功率功能，若强行使用，不仅需额外安全防护，还会造成能源浪费。48V 系统则能在节能与安全性之间达成良好平衡，同时为先进驾驶辅助系统（ADAS）和自动驾驶技术发展奠定基础。

电动转向、线控转向和线控制动（电子线控 ） 都需要消耗大量电力，而电子线控系统更是对可靠性 、安全性和冗余度提出了更高的要求。与12V系统相比， 48V系统可使线控转向等大功率组件的冗余执行器更轻、更具性价比。

安森美针对48V应用提供全面的产品，包括功率器件、栅极驱动器和数字隔离、保护器件、辅助电源、车载网络收发器等等，同时紧跟行业趋势，重点布局 T10 技术、APM 系列产品以及 efuse 等核心产品，并持续加强技术创新，助力 48V 系统性能提升与应用拓展。​

4.除了传统轻混动力，48V架构在数据中心、电信设备、工业自动化（如AGV、机器人关节驱动）等领域的应用正在兴起。安森美如何看待这些非汽车领域的48V市场潜力？公司有哪些针对性的产品和解决方案正在布局或已经推出？

48V架构除了应用于汽车领域，在数据中心、工业自动化等领域同样需求旺盛。安森美高度重视非汽车领域 48V 架构的市场潜力，这些新兴应用不仅与汽车电动化技术形成协同效应，更代表着全球能源效率升级的战略方向。从数据中心到工业自动化，48V 架构通过降低电流损耗、提升功率密度，正成为各行业能效革新的核心驱动力。

例如，在数据中心运营商越来越多地利用48V架构取代传统的12V直架构来提高效率并支持不断增长的电力需求。通过实现更有效的电源转换和降低电流需求，48V系统也提供了更好的热管理。在数据中心中，安森美的PowerTrench® T10 器件在关键参数方面的改进提高了中低压、大电流开关电源解决方案的效率。通常情况下，开关损耗比上一代器件最多可降低 50%，而导通损耗可降低 30%-40%。