随着特斯拉带火“中央计算+Zonal架构”,汽车电子电气架构 (Electrical/Electronic Architecture,简称EEA或E/E架构) 正经历着一场前所未有的变革。
传统分布式架构中每辆汽车上ECU高达100多个,而“中央计算+Zonal架构”下,“中央计算平台HPC+区域控制器ZCU”将整合整车大部分ECU,实现由一块PCBA对不同区域功能的控制。
随着整车集成化趋势而来的,是芯片上的变化。今天,汽车开发圈就盘点一下在汽车Zonal架构下,哪些芯片被带火了。
趋势一:抢滩舱驾一体芯片
在Zonal集成化趋势之下,跨域融合与协同控制是很明显的趋势之一。在这样的趋势下,智能驾驶、智能座舱、底盘、动力等域之间的协同控制将更加紧密,通过中央计算平台实现数据共享和功能融合,提升车辆的整体性能和驾驶体验。
当前,主要在推进的融合方式有三种,“舱泊一体”和“舱驾一体”甚至是“舱泊驾三合一”。
舱泊一体是将环视摄像头和超声波雷达接入座舱域控制器,实现360环视和自动泊车(APA)功能。优势是可以降低成本、优化人机交互、充分利用座舱SoC算力;舱驾一体是进一步整合L2级别ADAS功能,甚至高阶自动驾驶功能。目前,有One Box、One Board和One Chip三种实现形式,One Chip是最终形态。优势是可以降低成本、提升系统响应速度、便于新功能迭代。
目前,主要厂商都在推进舱驾一体或者三合一的趋势,主流芯片包括:
英伟达(NVIDIA):Drive Thor系列单颗Thor-X芯片算力可达1000TOPS,双芯片并联可提供2000TOPS算力,适用于L4级自动驾驶场景;
高通(Qualcomm):新一代8775P的CPU性能达230k DMIPS,GPU图形算力为1.1~1.3 TFLOPS和96TOPS NPU算力;
瑞萨(Renesas):在今年CES发布业内首款采用3nm制程的车规级多域融合片上系统(SoC)R-Car X5H,搭载32个Arm Cortex-A720AE CPU内核及6个支持ASIL D等级的Cortex-R52锁步内核,整体运算能力超过1000KDMIPS;具备4TFLOPS等效的GPU性能,可支持高端图形处理;通过Chiplet灵活扩展了AI性能,其提供高达400TOPS的AI性能,若通过芯粒技术拓展,性能更可提升4倍以上;
德州仪器(TI):在CES期间推出了TDA5 SoC系列产品,该系列产品最高可以实现1200TOPS算力,最高支持 L3级汽车自动驾驶。支持芯粒的设计,采用标准UCIe接口,能效超过24 TOPS/W,单芯片实现ADAS、IVI 及网关应用的跨域融合;
黑芝麻:今年CES首次在海外展示了其武当C1296舱驾一体量产级方案,配置上,搭载了10个Cortex-A78AE车规CPU内核;GPU搭载Mali G78AE内核;搭载高性能、高能效的DynamAI NN引擎,内置高速数据交换加速模块,具备32KDMIPS实时处理算力;
联发科:在CES前夕,联发科宣布与电装DENSO合作,将共同开发面向高级驾驶辅助系统和智能座舱的下一代汽车系统集成芯片,这意味着,联发科也进军了舱驾一体这一领域。
趋势二:智驾芯片卷算力
随着E/E架构集中化,越来越多的域被融合在一起,智驾芯片承担的任务越来越重,智驾芯片也便朝向了卷算力走去。
当前,主流为英伟达Orin/Thor、高通8650/8797/8775P、地平线征程6/征程7等芯片,在自研芯片进程显著提速的当下,一场围绕芯片算力的竞争已趋白热化。
目前,已实现量产上车的自研芯片算力表现令人瞩目:地平线征程6P的单颗算力达到560 TOPS小鹏图灵AI芯片则攀升至750 TOPS;蔚来神玑NX9031更是以单颗1000 TOPS的惊人算力,刷新了行业标杆。
目光投向未来,待量产芯片的算力规划更为激进。地平线基于其第四代BPU黎曼架构打造的征程7系列芯片,单颗算力预计将突破1000 TOPS;理想汽车即将搭载的M100芯片,更是剑指1280 TOPS的巅峰。
车企自研卷算力,是当下智驾领域最大的看点,在这个过程中,也诞生了何小鹏的名句:“没有2000TOPS,就没资格称L3。”
蔚来:单颗神玑NX9031算力超过1000TOPS,拥有与满血版英伟达Thor-X同等算力水平,神玑NX9031芯片和底层软件均为蔚来自主设计,为车规5nm高阶辅助驾驶芯片,拥有超过500亿颗晶体管(英伟达Orin X为170亿),32核CPU,集成了ISP、自研NPU(NPU TPP算力,Total Power Performance <4800);
理想:最近,李想在社交平台发文称,理想L9 Livis将搭载2颗5nm自研马赫100(M100)芯片,有效算力是英伟达Thor-U的3倍,总算力高达2560TOPS;
小鹏:理想之后,小鹏汽车迅速给出回应,小鹏GX将搭载4颗图灵芯片,最高算力将达3000TOPS,此前小鹏介绍,自研图灵AI芯片集成40核处理器、两个NPU、2个ISP、采用DSA,总算力达到2200TOPS;
吉利:旗下芯擎野的智驾芯片7nm的“星辰一号”,CPU算力达到250KDMIPS,超越主流产品10%,内置12.5KDMIPS的ASIL-D功能安全岛;NPU算力高达512TOPS,达到主流产品的2倍;ISP处理能力比主流产品高出160%,能快速处理摄像头信号,并且NPU原生支持Transformer架构;通过多芯片协同,总算力最高可达2048TOPS
比亚迪:自研智驾芯片已流片成功,聚焦中端算力,算力区间在80~100TOPS之间,主要是天神之眼C方案,替代外采的英伟达Orin N以及地平线J6系列;
小米:在去年5月的发布会上,雷军表示,小米的汽车芯片正在研发中,预计也将很快推出;
特斯拉:特斯拉下一代全自动驾驶(FSD)芯片AI 5已正式进入量产阶段,其算力达到了2500TOPS(万亿次运算/秒),远超英伟达Thor-X芯片的2000TOPS。
趋势三:ZCU开始变火了
在Zonal架构中,ZCU(Zone Control Unit,区域控制器)毫无疑问是主角。
简单来说,ZCU是按照物理位置整合汽车上ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元),减少ECU使用量。传统分布式EEA中,汽车拥有上百个ECU,并通过CAN/LIN连接,很明显这种结构非常复杂,软件升级也很困难。为推进汽车智能化升级,车企开始采用“中央计算+区域控制” 架构,中央大脑集中处理高算力任务,区域控制器负责传感器、执行器的就近接入与本地控制。
高工智能汽车研究院数据显示,2025年1~5月中国市场(不含进出口)乘用车前装标配物理ZCU(HPC+ZCU架构)车型交付量达到77.33万辆,同比增长96.53%。另据欧冶半导体预计,2030年Zonal架构的渗透率将达30%以上。
当前,国外主推芯片包括:
英飞凌(Infineon):主推AURIX TC4x系列,核心特点是采用TriCore 1.8内核(最高500MHz),集成专用AI加速器(PPU)和新兴内存技术(RRAM),并支持5G以太网、PCIe、CAN-XL等高速接口;
恩智浦(NXP):主推S32K系列,尤其是最新的S32K5,核心特点是采用16nm FinFET工艺与MRAM存储器,集成多核CPU(Cortex-M7/R52,最高800MHz)、DSP、NPU及丰富接口,其高性能旨在“一颗更比两颗强”;
意法半导体(ST):方案基于Stellar G系列MCU(如SR6 G7),核心特点是采用独特的相变存储器(PCM)以提升存储密度和OTA效率,支持硬件虚拟化,并通过集成DDS协议实现面向服务的架构(SOA)与高度个性化功能;
瑞萨(Renesas):瑞萨的RH850/U2x高性能微控制器产品线支可以用于下一代区域/集成ECU,RH850/U2A MCU基28nm工艺技术,与片上系统 (SoC) 相比,可以提供成本敏感的单片MCU解决方案。
国内也在不断加速ZCU方面的布局:
芯驰科技:已量产E3系列MCU,旗舰型号E3650,核心特点是采用22nm工艺、600MHz Arm R52+锁步多核,集成16MB存储,提供MCU级虚拟化方案,拥有超350个可用外设IO以精简设计;
欧冶半导体:预告“工布”系列智能区域处理器。核心定位是为下一代智能区域处理器打造,内置大容量NVM、机器学习加速引擎,强调满足高性能边缘计算、实时通信、智能供电三大核心需求(Data/I/O/Power Hub);
紫光同芯:推出THA6 Gen2系列汽车域控MCU。核心特点是国内首款采用Arm Cortex-R52+内核的ASIL D级MCU,已应用于量产项目,并与ETAS达成战略合作;
辰至半导体:发布“C1系列”芯片(已点亮),核心特点是采用16nm工艺,配备8核CPU+8核MCU,定位为中央域控芯片,覆盖“中央+区域”全车身域控架构,对标国际厂商中高端产品;
广汽集团&中兴微电子:联合开发 “C01”芯片。核心特点是国内首款自主设计的新一代16核心多域融合中央计算处理芯片;
纳芯微:提供模拟与驱动芯片产品组合。核心产品包括半桥集驱、预驱、H桥驱动、步进电机驱动等,为车身域控、热管理等提供从驱动到智能预驱的完整负载解决方案。
趋势四:10Base-T1S快速崛起
着汽车电子电气架构(E/E)架构逐渐向区域架构(Zonal)架构发展,此时,为了解决车载网络的需求和挑战,目前车载总线通信正逐步由“CAN总线为主、其他总线为辅”的分布式架构,向“以太网为主、CAN及其他总线为辅”的域集中式架构转变。
10BASE-T1S即10M车载以太网。10BASE-T1S以太网是一种多点总线,使用单对线缆作为主干。传感器和执行器直接连接到该线缆,无需使用以太网交换机连接多个设备。当数据接收并需要发送到更高速的互连时,只需一个带有10BASE-T1S端口和其他更高速端口的简单交换机即可。无需特殊的转换网关,因为以太网网络上的每个设备都使用相同的以太网帧格式。
10BASE-T1S以太网的开发是汽车网络发展史上的一个重要里程碑。通过提供标准化且高效的传感器和执行器连接方式,10BASE-T1S以太网弥合了数字世界与物理世界之间的鸿沟。该技术可实现实时数据处理和通信,使车辆能够更快、更准确地响应不断变化的路况。
区域架构与域架构,图源丨Microchip
10BASE-T1S独特之处在于:
第一,支持多点拓扑结构,所有节点都通过同一对非屏蔽双绞线连接。这种总线配置提供一个优化的BOM,只需在每个节点上部署一个以太网PHY,无需采用与其他以太网技术关联的切换或星型拓扑,该标准规定必须支持至少8个节点(可以支持更多节点),总线长度必须达到25米;
第二,物理层冲突规避(PLCA),顾名思义,就是避免共享网络上发生冲突。这种配置确保确定性最大延时主要由网络的节点数量和要传输的数据数量决定,每个节点都会获得传输机会,如果彼时一个节点没有数据要传输,它会将传输机会移交给下一个节点,以充分利用可用的10 Mbps带宽;
第三,功耗极低,与传统的CAN协议相比,10BASE-T1S使用的传输电压为1 VPP,可以在3.3V电源下工作,而CAN通常需要5V电源;第四,更安全,传统的车载网络协议如CAN和FlexRay并不具备内置的安全机制,而10BASE-T1S则能够直接利用以太网的安全特性。
单对以太网IEEE 802.3cg规范提供长距离(10BASE-T1L)和短距离(10BASE-T1S),图源丨ONsemi
当然,虽然10Base-T1S虽然会去替代一些老旧的CAN、LIN和网关,节点间的寻址与数据传输流程将大幅简化。不过,需要强调的是,车载以太网暂无法取代CAN FD与FlexRay总线原因之一,在于其成本偏高且存在架构局限性。100BASE-T1与1000BASE-T1车载以太网本质上是点对点网络,这意味着若总线上需要接入超过3个通信节点,就必须在网络中部署交换机。
目前,已有多家厂商陆续布局在10BASE-T1S市场:
德州仪器(TI):在2026年CES之际,发布了多款10BASE-T1S的产品。其中两款PMD收发器,具有TC10的汽车类10BASE-T1S多点OA PMD收发器DP83TD530-Q1及DP83TD535-Q1,另外,还有10BASE-T1S多点OASPIMAC-PHY以太网收发器DP83TD555J-Q1;
ADI亚德诺半导体(Analog Devices):AD330x系列10BASE-T1S芯片是符合IEEE 802.3-2022标准的产品,AD330x系列以太网至边缘总线(E2B)远程控制协议(RCP)芯片支持远程节点模式运行,无需搭配本地微控制器,为用户提供了一站式硬件解决方案,可实现边缘节点的无软件化部署,为中央ECU与传感器、执行器之间搭建了高效的通信桥梁;
微芯(Microchip):拥有较为完整的10BASE-T1S产品组合,包括:LAN865x系LAN8650/1款介质访问控制器-物理层收发器(MAC-PHY)、LAN867x系列LAN8670/1/2高性能 10BASE-T1S单对以太网(SPE)物理层收发器、LAN8679/LAN8680LAN8679与LAN8680 10BASE-T1S 物理介质相关(PMD)收发器、LAN866x系列10BASE-T1S远程控制协议(RCP)终端设备;
恩智浦(NXP):TJA1410 是恩智浦(NXP)推出的一款符合OPEN Alliance TC14 规范的10BASE-T1S 物理介质相关层(PMD)收发器。该器件通过三线式接口与主控微控制器(MCU)或交换机通信,而与之配套的主控微控制器或交换机必须集成10BASE-T1S 数字物理层(PHY);
安森美(onsemi):推出了无MCU前照灯方案,对传统架构进行了根本性重构。该方案通过高性能计算单元(HPC)直接连接RCP(远程通信协议)芯片,利用10BASE-T1S以太网替代传统CAN总线,实现了“HPC-10Base-T1S以太网-RCP 芯片-LED驱动器”的扁平化架构;
Canova Tech:作为10Base-T1S PHY主要的IP供应商,Canova Tech提供了多款IP,助力芯片公司快速进入该市场,包括digiPHY、PMDTRANSCEIVER以及MACPHY;
是德科技(Keysight):在其新款MXR系列示波器中,针对10BASE-T1S及CAN、CANFD、CANXL、LIN等多种车载总线,提供了集成式协议触发功能;
泰克(Tektronix):5系列和6系列B混合信号示波器,提供10BASE-T1S 车载以太网一致性测试方案。该方案遵循IEEE802.3cg标准,覆盖发射机全量测试项目,支持自动化测试流程与智能配置,大幅缩短测试耗时。
趋势五:Serdes朝向10G发展
随着汽车向“中央集成+区域控制”架构、端到端自动驾驶和超高清智能座舱演进,10Gbps及以上的高速车载SerDes(串行器/解串器)芯片,正从“技术选项”变为“基础设施”。
一方面,800万像素以上高清摄像头正快速上车,另一方面,3D仪表、AR-HUD等沉浸式显示成为标配,分辨率向8K演进。
当前,TI和ADI凭借1.6Gbps~6Gbps占据了市场主导地位,他们也在朝向更高速率进化:
TI的FPD-Link:FPD-Link最早由NI于1996年推出的高速数字视频接口(现在属于德州仪器TI),FPD-Link III标准最早在2010年引入,FPD-Link IV是最新版本,FPD-Link使用同轴电缆,可传输每秒13Gb (Gbps)的数据和控制信号,并通过两根电缆实现超过25Gbps的视频带宽,FPD-Link IV技术还支持菊花链和分离,以使用一个SoC接口驱动多个显示器;
ADI的GMSL:GMSL最早在2004年推出,而后在2018年ADI推出第二代 GMSL(GMSL2),采用NRZ(不归零)编码,正向数据速率提升至6 Gbps,反向信道支持187.5 Mbps或1.5 Gbps数据速率。2021年,ADI推出第三代GMSL(GMSL3),它采用PAM4编码方案,使链路能够以12 Gbps固定数据速率运行,反向通道则运行于187.5 Mbps。
不过,国内多家芯片厂商,也在将战略重心转向规划并开发速率在10Gbps以上的高速车载SerDes产品,旨在抢占高速赛道量产上车的先机,以此构建自身在下一代车载通信市场的竞争优势。
瑞发科:HSMT路线,率先量产12G PAM4车载SerDes,计划推出25.6Gbps芯片支持8K屏,HSMT标准芯片已大规模量产上车(率先突破400万颗),产品线覆盖2Gbps至12.8Gbps,适配各类传感器与显示屏,拥有完整自主IP和国产化供应链,并获得行业“三证”;
纳芯微:HSMT路线,发布全国产供应链、HSMT公有协议的首款车规级SerDes芯片组NLS9116加串器 & NLS9246解串器,速率6.4Gbps,正在开发基于PAM4的12.8Gbps下一代产品以面向未来;
首传微:HSMT+MIPI A-PHY双协议路线,VL77XX系列芯片(速率2-8Gbps),采用PAM4技术,为全球仅有的三家掌握该技术的厂商之一,已完成与Valens芯片的MIPI A-PHY标准互通性测试;
仁芯:私有协议路线,R-LinC是仁芯科技自研的单通道16Gbps车载高性能SerDes芯片,向下可兼容全速率16Gbps-1.6Gbps,采用私有协议,支持15米的长距离传输,采用22nm工艺打造,插损补偿能力达到30dB以上,并可实现实时自适应均衡。
趋势六:Zonal+48V带来芯机会
随着特斯拉Cybertruck等车型的推动,以及高阶自动驾驶、线控底盘等技术的普及,面向纯电动汽车(BEV)的48V低压供电网络正成为汽车电气架构升级的重要趋势,其产业链成熟度也在快速提升。
从12V架构向48V升级,对执行器的影响最为直接。传统的12V电机、继电器等组件无法直接用于48V环境,必须重新设计其绝缘等级与耐压能力,电机的匝数等参数也需调整。目前,48V电机等执行机构及负载类产品的产业链成熟度仍相对偏低,与电源管理芯片(PMIC)的匹配也有待优化。
意法半导体(ST)在48V领域具备多重技术优势。一是BCD(双极-CMOS-DMOS)工艺,可以开发更高效的电源管理解决方案,二是独有的VIPower(垂直智能功率)工艺,三是提供品种齐全的汽车级低压MOSFET产品。
其中,ST的的VNF1248F是一款颇具特色的高侧开关控制器。其核心特点在于能够灵活兼容12V、24V及48V三种电压平台,并集成了智能电子保险丝功能。从其内部结构框图可见,芯片内集成了大量的ADC变换电路,这在以功率处理为主的器件中相当少见。
英飞凌的12V/48V设计方案,将DC/DC电源变换模块集成在了域控制器内部,以简化系统设计。在48V环境下,电弧风险是一个需要重点解决的工程问题。为此,设计上必须确保输出端口及相关元器件具备足够的爬电距离和电气间隙,从物理层面防止不同电压点之间产生电弧。
德州仪器(TI)针对48V推出了电源管理、通信接口、负载驱动与智能保护的全栈式解决方案。在电源管理领域,产品包括LM745xx-Q1 系列电池反向保护芯片、LM708x0-Q1 系列宽输入范围同步降压 DC/DC 转换器等;通信接口包括TCAN1042H-Q1、TCAN1052H-Q1等CAN收发器;负载驱动环节包括TPS1HTC30-Q1高压高边开关、DRV8262-Q1有刷电机驱动器等产品;安全防护包括INA296B-Q1高精度电流检测放大器与TPS376x-Q1系统监控器。TI 还针对48V主干网提出背对背FET设计创新拓扑。
Vicor展示过一个很具有前瞻性方案。当前,汽车E/E架构从域控制Domian过渡到区域控制Zonal是主流,Vicor则将48V和Zonal结合在一起。
从下图来看,包含12V和48V负载,整车低压负载通过48V传输,12V电气负载通过48V进行转换。区域E/E架构配备了高性能计算单元,并通过CAN总线和汽车以太网连接,实现了更高效的负载管理和电源分配。48V PDN通过集成充电器和48V电源传递网络到电池包中,解决了400V/800V充电基础设施之间不兼容性问题。这种集成不仅减少了热量、成本和重量,还提高了系统的整体效率。
趋势七:eFuse越来越重要了
e-fuse(电子熔断器)与汽车电子电气架构(EEA)的演进紧密相连,二者相互驱动,共同构成了现代智能汽车发展的底层脉络。
从配电架构来看,当前是从集中式到分布式架构的转变。由于在Zonal架构中,车辆的各个物理区域设置区域控制器(ZCU),因此e-fuse被集成在这些控制器中,使每个区域都能成为一个独立的、智能的微型配电中心。这种设计带来了多重显著优势:大幅缩短了主供电线束的长度、减轻了整车重量、提高了电能分配的灵活性与可靠性。
eFsue作为智能配电系统的核心元件,集成保护与开关功能,可实现实时诊断、自动复位与快速响应,具备I2t/I-t线束保护能力,还支持OTA升级;此外,它能为低功耗负载供电并拥有自恢复功能,有效提升配电网络的安全性与效率。总之,与传统保险丝相比,eFuse可提供更精确、灵活的保护机制,能更好地满足自动驾驶系统与完全线控系统对配电安全的需求。
目前,许多厂商都在积极加大对于车用eFuse的布局:
安森美推出NIV3071 eFuse,具备四个可独立驱动或并联的集成通道,支持48V和 12V负载,能保护下游电路免受过流、过温及接地短路影响,还可通过FAULT引脚提供故障指示,并拥有可配置电流限制与导通时间功能。
意法半导体新产品VNF9Q20F采用单晶片VIPower M0-9 MOSFET工艺与STi2Fuse专利技术,100µs内可响应过流并关断,能增强电压稳定性、防止过热,还支持电容充电模式以适配大电容负载,且新产品支持 SPI数字接口。
英飞凌PROFET Load Guard系列eFuse设计灵活性高,可调整过流限制,单/双通道器件引脚功能兼容、更换简便,集成容性负载开关模式,低电流区域电流检测精度优,提供PRO-SIL ISO 26262-ready文档,适配自动驾驶等场景对传感器的保护需求。
恩智浦eXtreme开关为N通道类型,集成保护与诊断功能,导通电阻低至2~100毫欧,产品组合覆盖汽车与工业应用,支持12/24/32V场景,具备SPI、控制和诊断功能,通过可编程 SPI 实现灵活设计,嵌入式保护与扩展反馈保障稳健性。
南芯科技推出符合AEC-Q100标准的车规级eFuse SC77010BQ/SC77010Q,工作电压达 60V,具备高精度电流检测、容性负载软启动、Limphome跛行模式及多种保护诊断功能,现已大规模送样,预计第三季度量产、明年上半年装车。
上海类比半导体研发的EF1048Q eFuse专为汽车一二级常电配电系统设计,集成I2t算法保护线束与负载,支持SPI接口对接主控制器,具备多种保护诊断功能及冗余监控、LIMP HOME功能与纯硬件模式,保障配电系统稳定。