芝能智芯出品
在新能源汽车的电子架构变迁里,ZCU(区域控制单元)正成为下一个核心争夺点。
它不像动力域那样光鲜,却在车身神经系统中扮演了“数据与执行枢纽”的角色:既要管理雨刮、灯光、门窗等传统功能,还要统筹空调、数字钥匙、传感器供电、以太网网关等跨域任务。
架构升级带来的,是对供电、电机驱动、负载开关和通信芯片更严苛的技术要求,也让供应链安全与器件国产化变得前所未有重要。
过去,ZCU的核心器件高度依赖进口,国产厂商更多是在边缘补位。随着区域架构普及和国内车规半导体的量产突破,一些厂商已经能在DCDC、LDO、SBC、高低边开关、通信芯片等环节提供成套方案,逐步缩短差距。
但这场国产化,不只是替换问题——它涉及全链路物料齐全度、特殊负载适配能力、保护策略精细化,以及与主机厂的长期验证合作。换句话说,ZCU的国产化,考验的不仅是技术表,还包括系统性打法。
Part 1
区域架构下的ZCU总体需求
与国产替代路径
新能源汽车电子电气架构正在经历从分布式ECU到域控制器,再到区域控制器的演变。区域架构将车身、动力、底盘等功能按物理位置划分到若干区域控制单元中,通过减少线束长度、降低重量和成本,同时提高信号传输效率。
ZCU的功能特性
ZCU承担的任务不仅包括传统BCM的灯光、雨刮、门窗、座椅控制,还可能融合空调风门、电子膨胀阀、数字钥匙、车门解锁、车窗防夹、传感器供电以及以太网网关等跨域功能。它往往与整车的以太网和CAN/LIN总线深度耦合,成为车身电子的“数据与执行枢纽”。
对器件的主要技术要求
◎ 供电系统——多路DCDC与LDO相结合,需支持1.25V、1.1V、3.3V、5V等不同电压,并具备展频、快速瞬态响应和过压/欠压保护。
◎ 驱动能力——支持半桥、H桥、步进电机驱动和栅极驱动,覆盖从低功率信号执行到大电流负载控制。
◎ 负载开关——高低边开关需支持感性、容性及阻性负载,并提供短路保护、过温保护、开路/短路诊断功能。
◎ 通信接口——多路CAN FD与LIN收发器,高抗扰度设计并符合车规EMC标准。
◎ 集成度与尺寸优化——SBC(System Basis Chip)整合电源、开关、通信功能有助于降低PCB面积与BOM数量。
国产替代的推进需精准把握关键切入点
◎ 其中全链路物料的齐全度是基础所在,只有覆盖从电源到驱动、从通信到保护的全器件矩阵,国产厂商才具备被整车厂大规模采用的前提;
◎ 硬件层面,国产器件要在接口和封装上与进口方案对齐,同时通过增加展频、灵活 PWM、软关断等功能来增强性能,以此降低整车厂的切换风险;
◎ 而车规与量产验证则是从产品验证迈向量产的关键环节,必须满足 AEC - Q100、IBEE、EMC 等标准,并通过主机厂的长期测试。
目前,纳芯微等国产厂商已在 DCDC、LDO、SBC、电机驱动、高低边开关及通信芯片等领域进入批量项目,为 ZCU 国产化提供了系统化的选型方案,有力推动了国产替代的进程。
Part 2
ZCU高边开关趋势
ROHM在车用功率器件尤其是高边开关(Intelligent Power Device,IPD)领域保持较高技术水准。
近期发布的BV1HBxxx系列高边IPD针对ZONE-ECU应用做了针对性优化,体现出几个趋势信号:
容性负载驱动能力提升
传统高边开关在面对大容量负载(如LED驱动、电解电容输入的模块)时,容易因浪涌电流过大触发保护或造成电源波动。BV1HBxxx通过优化限流策略和驱动波形,提升了容性负载的驱动能力,在ZCU集中控制外部照明、传感器模组、电机预驱等场景中更为稳定。
高能量耐受与保护完善
该系列产品在短路、反向接电池等条件下具有更高的能量耐受值(EAS、UIS性能),并通过精细化的过流、过温保护逻辑延长器件寿命。这对于ZCU内需要频繁开关的大功率外设(如后雾灯、除霜器)尤为重要。
电流检测与诊断集成
BV1HBxxx在输出端集成了电流检测功能,能在系统级实现精确的负载状态监测。这一设计有助于ZCU的软件策略调整,例如灯泡断路检测、负载异常预警等,符合整车智能诊断趋势。
EMC优化与车规认证
ROHM在BV1HBxxx的开关沿速率控制、寄生参数优化上投入较多,使其在辐射与传导EMC测试中表现优异,并符合AEC-Q100标准。这种从芯片级别减少EMC风险的设计理念,也是在ZCU密集I/O负载环境下值得国产厂商借鉴的方向。
ROHM在高边IPD上的迭代,凸显出“适应新型集中式架构负载特性”的重要性,这对国产厂商而言颇具启示。
◎ 国产厂商在努力追赶导通电阻、封装功率密度等硬件参数的同时,更要着重加强对容性、混合性负载的适配能力,以更好地契合新型架构的需求;
◎ 在保护策略方面,需进一步细化,比如采用多级限流、可调软启动等方式,在确保有效保护的同时兼顾产品的可用性;
◎ 此外,通过集成电流检测、温度传感等功能,不仅能增强系统的智能化水平,还能为主机厂的软件算法提供更多实时数据,从而提升自身产品的竞争力。
小结
ZCU国产化的窗口期已经打开,但竞争是多维的:技术迭代的速度、器件性能的细节、量产验证的耐性,缺一不可。
ROHM在高边开关上的迭代,让市场看到了对集中式架构与复杂负载适配的深度思考,也无形中提高了门槛。
国产厂商若想在ZCU核心部件中获得真正的话语权,需要的不只是“能用”的替代,而是“更优”的方案——从功率密度到智能化诊断,从软硬件协同到EMC设计,全链路的竞争力才是通行证。
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