从48V到软件定义汽车,TI如何把握汽车电子电气架构升级的新机遇?

过去几年，全球汽车市场尤其是中国汽车产业发生了巨大变化，其中最具代表性的就是新能源的渗透率不断提高。 

2025年，中国新能源汽车产销分别达到1662.6万辆和1649万辆，新能源汽车新车销量占汽车新车总销量的47.9%。该数字对于芯片公司有着更多意义，汽车行业的增量不只来自于销量，更大的变化发生在车里，一辆车正在装进越来越多的芯片。

燃油车时代，汽车电子已经是重要的组成部分，但电动化和智能化则把电子系统的复杂度推到了另一个量级。Yole Group预计称，汽车半导体市场将从2024年的680亿美元增长到2030年的1320亿美元，复合增速约10%，大约是汽车整车市场增速的五倍。

这也解释了，为什么汽车始终是芯片厂商最愿意争取的市场之一。

正如德州仪器（TI） CEO Haviv Ilan不久前在Bernstein大会上提到，汽车业务过去几年没有像工业市场那样大幅下探，而是维持在接近峰值的水平。其中一个重要原因，就是汽车内部半导体含量始终保持稳定增长。

在2026慕尼黑上海电子展期间，TI围绕汽车展示了区域架构、中央计算、线控制动、EIS电池管理、OBC、毫米波雷达、以太网环网、优化脉冲算法、GaN电源转换以及蓝牙信道探测等十余个方案，也成为此次TI方案展示最集中的应用方向。这些产品看起来分散，但也恰好证明，围绕汽车电子电气架构的各个系统都在持续创新。

面对这样的大趋势，TI采取了广泛的产品和系统升级。TI车载系统经理卢璟表示，汽车领域的技术变化并没有放慢。“虽然行业关注点在不断变化，从半导体厂商的角度来看，以及结合与客户的实际合作情况，汽车领域仍然有许多关键技术正在持续推进和落地。”她说道。

随着电动车迈入区域架构下，控制单元的功耗越来越高，同时各种电机类负载应用增多，汽车低压电源母线也开始从12V向48V过渡。这不仅有助于增强车辆功能、延长续航里程、降低线束成本和重量，即便在混动和燃油车平台上，也有助于提升能源利用效率。

汽车区域架构示意图：高功率负载、高速通信与低功率/低速节点分层部署

卢璟表示，在相同功率条件下，系统电压由12V提升至48V后，所需电流显著降低，从而可以采用更细的线束，并有效降低线束重量和材料成本。若48V架构继续与区域控制结合，可进一步优化整车线束布局，减少线束长度和复杂度，从系统层面提升整车集成效率，并改善散热设计。站在整车角度，48V能在结构设计、线束设计和热管理上带来综合收益。 

不过，TI并没有完全激进到全部48V化，实际上还有很多旧有架构或者小功率应用不需要48V。TI此次展示的48V区域控制模块，体现的是混合供电思路。同一个区域控制器既可以驱动雨刮器等大功率负载，也可以通过48V转换至12V，为风扇等小功率设备供电。

这也意味着48V和12V会在很长时间里共存。从系统角度来看，48V器件耐压要求更高，单颗芯片成本可能高于12V方案，而整车厂需要综合线束、结构、热管理和平台复用等衡量系统收益。

区域架构：重新定义汽车智能赋能软件定义汽车

德州仪器将多种电源及网络方案组合呈现，强调了区域架构的重要性，这也是软件定义汽车的关键路径，但高品质、高功率密度电源是系统运行的关键。 

智能驾驶的发展，让车企越来越重视传感器数据质量，尤其是随着ADAS法规的升级，让传感器的价值更加重要，无论是摄像头、毫米波雷达还是激光雷达，都需要提供更加精准的信息。 

卢璟表示，近年来，随着中央计算平台算力的不断突破，越来越多的数据可以集中处理，为多传感器融合和AI算法提供了更好的基础；另一方面，行业也在持续优化数据传输架构，并非所有原始数据都需要上传至中央计算平台，而是需要根据应用需求，在边缘处理与集中计算之间进行合理分工，以实现系统性能、带宽和成本之间的平衡。

从边缘雷达架构到卫星雷达架构

如图所示，上图为边缘雷达架构，下图为卫星雷达架构，可以看出一部分感知及全部理解功能，都被放入到中央电子控制单元（ECU）中进行处理。同时数据传输速率要从100Mb升级至1000Mb。

卢璟认为，卫星流式雷达的竞争力首先是射频性能，射频性能直接影响目标检测的精度和可靠性；其次是系统扩展能力，包括通道数量和多芯片级联能力。TI AWR2188的集成式单芯片FMCW收发器可支持8×8至32×32扩展，正是为了适配不同车型平台和智能驾驶配置。此次展会上，TI展示了最新的单芯片8RX/8TX卫星流式4D成像雷达，最高支持4颗级联，正是迎合了这一趋势。 

不过，卫星雷达并不代表着唯一的终极架构，卢璟表示，雷达系统架构需要结合整车计算平台的算力水平进行设计，在边缘处理与集中计算之间进行合理分工，以实现系统性能、带宽和成本之间的平衡。

针对不同客户的需求，TI提供了多种雷达架构方案，特别是一些集成数字信号处理器（DSP）的雷达片上系统（SoC），可以实现边缘计算，无需昂贵且复杂的SoC和高速串行器/解串器（SerDes）。

AWR2188演示图

感知环境数据只是自动驾驶运行的第一步，ADAS处理器才是关键所在。TI今年推出的TDA5，算力涵盖10 TOPS至1200 TOPS，采用行业标准的UCIe接口Chiplet模式，并集成了TI最新的C7系列神经网络处理器（NPU），从而实现更丰富的灵活拓展，同时能效比超 24 TOPS/W。

卢璟提到，随着智能驾驶普及和功能升级，客户对算力、能效、成本以及平台可扩展性的要求都在提高。TDA5延续TDA4的软件生态，帮助现有客户平滑迁移；同时采用统一封装设计，并预留高速扩展接口，客户可以根据不同车型或产品定位扩展算力，而不必重新设计硬件平台。

车身电子过去很容易被低估，但如今用户对于舒适性体验需求增强，车身的创新层出不穷。从自适应前照灯、高效车身电机以及采暖、通风和空调 (HVAC) 系统到适用于车身控制模块、网关和汽车门禁系统等等，都在发生着变化。

区域控制也在改变车身电子的拓扑方式，打破原本以功能域划分的车身各类ECU分布，这会改变底层组织方式，尤其是通信架构与节点的变化。 

卢璟提到，行业对于“中央计算+区域控制”架构的发展方向已基本形成共识，TI的产品布局也围绕这一趋势展开。随着电子电气架构不断演进，车载网络通信的重要性也日益提升。

10BASE-T1S就是这一轮变化里的关键技术。它不是为了追求更高带宽，而是面向低速、多节点、IP化的车载通信场景，非常适合整车以太网化的趋势。

10BASE-T1S具备良好发展前景，尤其是在软件定义汽车架构下，可以更好支持无需微控制器（MCU-Less）等新型系统架构，实现多节点通信和控制。过去无论任何终端节点，从车灯到各类传感器，都需要MCU进行控制与协议处理，而未来通过10BASE-T1S，一部分控制逻辑可以通过区域控制器实现，边缘只保留必要的接收和驱动功能。

常见的汽车总线协议对比

10BASE-T1S与其他总线的对比，比较显而易见的是相比控制器局域网（CAN）和CAN-FD，10BASE-T1S可以支持更高速率，更重要的是，它把低速、多节点通信带入到以太网体系。 

车灯技术也正在成为汽车差异化卖点之一，DLP大灯凭借其出色的像素精细化管理成为目前豪华车的热门标志之一。另外，TI也联合常州星宇车灯开发了完整的ISD LED智能车灯解决方案。智能信号显示（Intelligent Signal Display）系统，它将车辆前部或尾部的LED照明单元升级为可自定义的“智能显示屏”，能实时显示动态图案、文字与车辆运行状态，使汽车照明向人车交互演进。

其中，LP5860 11×18 LED 矩阵驱动器器件是高性能 LED 矩阵驱动器、支持多达198个 LED 点或66个 RGB LED 像素。MSPM0L1304-Q1 MCU非常适合车灯控制应用，其核心价值主要体现在以下几点：一是通过高精度脉宽调制（PWM）实现可靠的灯光控制；二是通过通用异步收发器（UART）、直接存储器存取（DMA）等提升与 LED Driver 的通信效率；三是通过低成本本地互连网络（LIN）接口支持汽车总线架构；四是软件层面，TI提供面向汽车应用的微控制器抽象层（MCAL）代码示例支持，可帮助客户降低车规软件集成和功能安全开发门槛。如果系统需要支持CAN-FD、更高性能和更复杂的车身网络接入，则可选择 MSPM0G系列器件。

MSPM0车灯照明框图

除了照明，车身电子中的门禁系统也在升级。在蓝牙信道探测车钥匙应用中，TI的CC274x汽车SimpleLink™低功耗Bluetooth®无线MCU集成了算法处理单元(APU)，包括用于高效矢量和矩阵运算的数学加速器以及对快速傅里叶逆变换（IFFT）和高级超分辨率算法（如多信号分类 (MUSIC)）提供 Bluetooth信道探测后处理支持，从而实现更高精度、更高安全性的测距与车辆进入体验。尽管超宽带（UWB）的车钥匙在豪华车中正在普及，但对于绝大多数普通车型而言，UWB锚点依然昂贵，终端支持力度也不足。因此，随着支持蓝牙信道探测的手机终端数量逐步积累，蓝牙信道探测有机会成为更具性价比的汽车进入方案。 

车身电子看似碎片化，实际是整车电子电气架构重构的毛细血管。中央计算再强，也要通过这些区域控制器、低速网络和执行节点，真正控制车上的每一个动作。

卢璟提到，随着L3及更高级别智能驾驶的发展，对底盘系统提出了更高要求。未来自动驾驶需要更加精准、可靠的执行系统，因此线控制动、线控转向等线控底盘技术将成为重要发展方向。本次展会上，TI展示了基于C2000™实时微控制器的电子机械制动方案，并结合能安全设计，帮助客户满足智能驾驶时代对安全性和可靠性的更高要求。

TI 的TIDA-020106参考设计展示了一个完整的机电制动（EMB）功能方案，并对硬件、软件以及功能安全设计进行了说明。由于电子助力转向（EPS）与 EMB 在关键组成部分上具有较高相似性，因此该参考设计也可作为 EPS 系统设计的参考。

从 EHB（电子液压制动） 走向 EMB，也意味着控制难度明显提高。过去液压系统承担了一部分机械执行和能量传递功能，到了 EMB，这些任务需要全部由电机、功率、传感器和实时控制 MCU 等电子器件实现。也正因此，MCU不只是发送一个制动指令，而是要实时采集踏板、位置、轮速、电流、电压和温度等各类信号，快速计算目标制动力矩，再通过高精度 PWM 控制逆变器驱动电机，同时完成故障诊断和功能安全保护。 

这也是 C2000 F29系列MCU非常适合线控制动、线控转向等底盘应用的原因。它面向实时控制而设计，既有更高的 CPU 性能和确定性的中断响应能力，也集成了 ADC、比较器、高分辨率 PWM、CAN等关键外设，可以支撑从信号采样、FOC 电机控制、功率级驱动到故障保护的完整闭环。同时，相比F28系列产品，C2000 F29H859实时微控制器，集成最高3个200MHz内核，支持锁步、隔离，适合面向汽车安全完整性等级D（ASIL-D）的功能安全设计，对于 EMB、EPS 等安全应用来说非常关键。

TI 的 TIDA-020106 EMB参考设计框图及实物 

卢璟指出，在进行功能安全设计时，首先需要明确系统的安全目标，例如是保障系统持续运行，还是确保在发生故障时不会对车辆及乘员造成安全风险。不同的安全目标，对系统架构和冗余设计的要求也会有所不同。 

对于部分功能安全要求较高的应用场景，双MCU架构能够提供更高等级的冗余和安全保障；而对于其他应用，如果安全目标允许，也可以通过单MCU结合其他功能安全机制，实现相应的安全等级。因此，从TI的角度来看，功能安全架构并不存在唯一方案，更重要的是根据具体应用需求和目标，选择最合适的系统设计。

电气化进程虽然已经发展了很长时间，如今依然有大量可创新之处。

TI在电动汽车相关动力系统上的应用

卢璟举例道，首先是动力多合一技术的发展，车企希望把更多功率相关功能集成到更少的控制器和功率模块里，降低体积、重量和成本，同时提高效率。但各家需求不同，因此并不存在唯一一套多合一的方案。需要从客户的系统架构需求出发，评估最适合的解决方案，包括功能集成需求、实时控制的时延要求、算力需求以及采样与控制资源。 

TI和威迈斯此次就展示了基于F29H859的6.6kW OBC和3.5kW DC-DC转换器。F29的核心优势在于其业界领先的实时控制性能，能够为复杂控制环路提供高性能、低时延的控制能力。同时，相较于上一代产品，F29在软件架构上进一步增强了对AUTOSAR等软件生态的支持，为客户的软件开发和系统集成提供了更大的灵活性。另外，TI也提供基于Arm内核的实时控制MCU，为客户提供灵活的选型空间。

基于F29H859的6.6kW OBC和3.5kW DC-DC转换器

除了多合一之外，单级OBC也是一个重要的发力点，尤其是随着汽车行业提质增效的大需求下，单级OBC的前景非常看好。

当前主流OBC多采用双级架构，即前级AC/DC功率因数校正，后级DC/DC隔离变换。这种架构成熟可靠。不过卢璟也提到，单级架构对控制算法和实时控制能力提出了更高要求。单级架构并不是简单减少一级电路。它把原来分散在 PFC 和 DC/DC 两级里的控制任务集中到一个功率级中，对实时控制能力、PWM 调制、采样同步、功率器件驱动和故障保护提出了更高要求。也正因此，TI 在这一方案中强调C2000 F29x实时 MCU 和 Type-5 ePWM 的作用，通过高性能实时控制和复杂 PWM 调制能力，支撑三相单级 AC/DC 变换器的闭环控制。

单级矩阵变换拓扑

如图所示，单级矩阵变换器拓扑无需使用升压电感和直流母线电容，但需要配置双向开关，由于减少了一级变换，可以提升效率并减少系统尺寸。

另外，在牵引逆变器控制上，TI 还提出了最优脉冲模式（OPP）算法。传统空间矢量脉宽调制（SVPWM）简单成熟，但在高功率牵引系统中，开关频率、功率器件损耗和电机谐波损耗之间始终存在取舍。OPP 的思路不是盲目提高开关频率，而是在特定工况下重新安排开关脉冲的位置和数量，在降低功率半导体开关损耗的同时，控制电机谐波损耗。这对于高频功率系统而言会有显著提升，TI 官方白皮书显示，基于 F29x MCU 的 OPP 实现，在初步高功率测试中可带来约 0.8% 的牵引系统效率提升。OPP需要在不同转速、负载和调制比下选择合适的开关脉冲位置，对处理器实时计算能力、PWM发波精度以及电流/电压采样同步提出了更高要求，也正好体现了F29x MCU在实时控制链上的价值。

最优脉冲模式波形与空间矢量调制波形

集成EIS的电池管理系统（BMS）则是TI在电气化领域中的又一项关键创新。作为BMS长期耕耘者，TI始终关注BMS的革新，BQ79826Z-Q1电池监测器和平衡器和BQ79881-Q1电池接线盒组监测器正是通过集成EIS引擎，提升BMS的准确度。 

传统BMS主要依赖电压、电流和温度三个主要参数，再结合库仑计和算法估算SOC、SOH和安全状态。这套方法成熟，但在磷酸铁锂（LFP）电池越来越普及后，局限更明显。LFP电池电压平台较平，车辆长期在20%到80%区间使用时，库仑计也容易累积误差。

EIS提供了另一种观察电池的方法。它通过向电芯注入交流激励，采集电池对不同频率信号的响应，得到阻抗特征。阻抗数据与电池内部状态相关，可以帮助判断荷电状态（SOC）、健康状态（SOH）、核心温度、衰老状态以及潜在异常。

EIS系统示意图

图中显示典型的电池包配置，包括两个BQ79826Z-Q1电池监测器和平衡器和一个 BQ79881-Q1电池接线盒组监测器。BQ798xx监测器包含集成的同步协议，可使电流和电压测量保持紧密对齐，从而更大限度地减少阻抗相位误差。激励源可以直接由BQ798xx器件控制，也可以由直流/直流转换器、充电器、均衡器、预充电电路或逆变器等终端设备中的现有源生成。 

另外，值得注意的是2026年7月1日，新能源汽车电池安全新国标正式实施。卢璟提到，随着新能源汽车电池安全要求不断提高，EIS受到越来越多关注，尤其是在新国标进一步提升电池热安全要求的背景下，应用价值更加凸显。传统电池监测主要依赖外部参数，而EIS能够通过交流激励获取电芯内部状态信息，为识别内部潜在风险、实现更早期故障预警提供更多数据支持。

TI的EIS方案重点放在底层硬件能力。通过在芯片内部集成激励源，可以用小的激励信号实现更高精度的阻抗测量，从而提升信号采集质量和系统能效，同时不影响整体的EMI及电池损耗。 

不过卢璟也谈到，目前，EIS仍处于持续探索和验证阶段，尤其是在车辆实际运行过程中，如何克服电机等系统噪声对信号采集的影响，并建立更加成熟的数据模型，仍是行业面临的重要挑战。EIS的产业化不仅依赖硬件能力，更需要长期的数据积累、算法优化以及整车验证。

EIS技术也可延伸至储能系统

车内电源、功放、音频处理和车载网络继续升级，尤其是高端车型开始追求沉浸式音频，车内扬声器数量和功率都在提升，传统12V供电在高功率音频系统里会遇到更高电流、更大损耗和更复杂散热问题。

这也是48V车载功放开始受到关注的原因。卢璟提到，随着48V电气架构逐渐成为行业发展趋势，车载音频系统也正向更高功率方向发展，部分高端功放系统输出功率已超过1kW，因此如何在48V平台下实现高效、可靠的功放驱动，成为客户关注的重点。

在这类高功率音频系统中，GaN的意义不只是提高转换效率，还在于通过更高开关频率缩小磁性器件和散热设计，让48V座舱电源系统更容易在有限空间内落地。

很多时候，软件定义汽车容易被简单理解为空中（OTA）。但OTA只是外在结果，真正改变车企开发方式的，是软件复杂度变高、车型周期变短，以及硬件平台越来越集中。软件团队不能再等芯片、板卡和测试车全部准备好之后才开始大规模开发。

卢璟提到，近年来随着汽车架构不断升级、软件复杂度持续提升，以及整车开发周期不断缩短，数字孪生技术开始在汽车行业得到越来越广泛的应用。一方面，中国汽车市场产品迭代速度持续加快，软件开发与算法验证面临更高效率要求；另一方面，传统依赖硬件样机开展软件开发和验证的方式，周期较长，开发成本也较高。

TI基于TDA5提供数字孪生开发方案，希望让开发者在芯片流片和硬件样机完成之前，就提前进行软件开发、算法调试和系统验证。

开发人员可以把测试数据导入虚拟环境，模拟整车运行场景，对感知、决策等功能进行验证，并及时分析和优化算法性能。这相当于把一部分验证工作前移，让软件团队不必完全等待硬件。

当然，数字孪生不会替代真实硬件验证。卢璟也强调，数字孪生平台并非完全替代硬件验证，而是尽可能提高前期软件开发和验证的覆盖率。大部分软件功能和算法可以在虚拟环境中完成开发、调试和验证，少量依赖真实硬件特性的场景，仍需在芯片流片后进行最终验证。

这对OTA也很重要，软件定义汽车要求车辆交付后持续更新，但每次更新都不能影响制动、泊车、ADAS等安全关键功能。如果每次更新都靠实车跑长周期验证，节奏很难跟上。而虚拟ECU和数字孪生等技术，正在帮助车企把软件验证变成一种可扩展能力。

软件定义汽车也会反过来推动中央计算、区域控制和车载网络升级。卢璟提到，从TI角度看，产品演进始终源于客户系统架构升级需求，对于软件定义汽车而言，并不是单独一类产品，而是一整套的方法学，把48V、区域控制、ADAS、座舱、底盘甚至三电系统重新串联起来。 

汽车正在从以机械系统为核心的交通工具，变成由电源、计算、传感、通信和软件共同支撑的复杂系统。这轮变化对芯片厂商提出了更高要求。单颗器件性能仍然重要，但车企更需要可组合、可扩展、可迁移的系统级方案。它们关心的不只是算力，还有能效、成本、软件生态、功能安全、开发周期以及长期供货能力。

这也是TI过去几年持续投入新品开发和制造能力的重要背景。汽车芯片不是消费电子式的短周期生意，平台验证周期长，供货周期长，质量和稳定性要求高。一颗芯片进入整车平台后，往往要服务多年，供应链的稳定程度和芯片性能本身一样关键。 

卢璟表示，中国始终是TI非常重要的市场，TI与中国客户保持紧密合作，并持续围绕行业发展趋势进行产品规划和技术布局。当行业向区域控制、软件定义汽车、自动驾驶以及更高集成度和系统能效演进时，TI也相应推出支持48V系统、更高集成度MCU以及新一代车载网络等解决方案，以满足客户不断变化的系统需求。

这正是TI在汽车市场的打法。它并不押注某一颗明星芯片，也不试图替客户判断唯一的技术路线，而是依靠模拟、电源和嵌入式处理能力，覆盖整车从供电、控制、感知、通信到软件开发的多个环节。

新能源汽车渗透率继续提升，汽车半导体含量持续增长。TI真正想覆盖的，不只是某个热门应用，而是汽车电子电气架构升级释放出的系统级增量，这才是此次TI集中展示七大汽车方向背后的核心逻辑。