随着智能汽车技术的迅猛发展，系统基础芯片（SBC，System Basis Chip）正逐渐成为汽车电子领域的核心驱动力。日前，纳芯微推出了全新NSR926X系列车规级SBC芯片，集成了三路低压差稳压器（LDO）、四路高边驱动（HSS）、LIN收发器及带部分网络功能的CAN收发器。这种多合一平台级设计，全面满足了智能汽车控制模块对供电、通信与驱动的集成化需求，为下一代汽车电子架构的高效升级提供了强有力的支持。

SBC为何备受青睐？

SBC作为一种高度集成的解决方案，能够显著简化汽车电子系统的设计，降低成本并提升可靠性。包括英飞凌、德州仪器、恩智浦等行业巨头在内的公司，近年来在SBC领域持续加大投入，推出了一系列功能丰富的产品。这种趋势的背后，是汽车行业对高集成度、低功耗和高安全性的迫切需求。

集成化的核心优势

SBC通过将多种功能集成于单一芯片，显著减少了电子控制单元（ECU）所需的元器件数量。

其核心功能包括：

有线通信：支持CAN（包括CAN FD和CAN SIC）及LIN协议，满足现代汽车通信需求。

电源管理：内置LDO或DC/DC转换器，提供高效、稳定的电源供应。

保护与诊断：集成故障监控、看门狗计时器、过压/欠压保护等功能，确保系统安全。

驱动能力：高侧/低侧驱动器支持车窗、车灯等负载控制。

灵活配置：通过SPI接口和GPIO支持多种唤醒源和状态机，适应不同应用场景。

与传统的分立式方案相比，SBC通过减少IC数量、简化布板设计和降低物料清单（BOM）成本，为设计人员提供了更大的灵活性。

更多的集成功能包括：

• 稳压器（LDO 和/或 SMPS）
• 集成状态机，包含省电模式
• 符合 ISO 11898-1/-5/-6 标准的 HS-CAN 收发器
• LIN 收发器（J2602-2 和 LIN2.2 - 兼容 LIN1.3）
• 复位、中断和看门狗（标准/窗口）
• 故障安全输出 (FSO)，也称为跛行回家输出
• 故障安全输入 (FSI)
• 高压唤醒输入
• 高侧/低侧驱动器
• 多个可配置的唤醒源
• 电压监控
• 通用输入输出 (GPIO)
• 16 位串行外设接口 (SPI)

诊断和故障安全功能包括：

• 故障安全输出，用于在检测到故障时激活/直接驱动负载
• 故障安全输入，用于监控 µC 的功能
• 标准/窗口看门狗，用于监控 µC 的功能
• 欠压和过压监控，用于防止 µC 发生故障或损坏
• 过温监控，用于及早发现潜在故障并防止热关断
• SPI 读取寄存器命令，用于验证设备配置是否正确并监控 SPI 寄存器的完整性
• 故障安全工作模式，用于应对 ECU 的严重故障

应对汽车行业新挑战

现代汽车的复杂性呈指数级增长，ADAS（高级驾驶辅助系统）、电气化和区域域控制器的兴起对电子系统的性能提出了更高要求。与此同时，减少碳排放的压力要求汽车在停车和行驶模式下降低电流消耗。SBC通过以下方式有效应对这些挑战：

高效电源管理：SBC内置的LDO或DC/DC转换器能够从12V/24V电池电压直接降压，为CAN/LIN总线及其他外设提供3.3V或5V的稳定输出，适应宽输入电压范围。

省电模式：支持CAN部分网络（Partial Networking）和低功耗模式，显著降低系统能耗。

安全与诊断：SBC集成了故障安全输出（FSO）、看门狗计时器、过温/过压监控等功能。例如，在车身控制模块（BCM）中，当检测到故障时，SBC可进入“跛行回家”模式，激活前灯或雨刮器，确保紧急情况下的基本功能。

可扩展性：引脚对引脚和软件兼容的SBC系列产品能够减少软硬件开发工作量，支持不同车型的快速适配。

如何选择合适的SBC？

在选择SBC时，设计人员需要综合考虑以下关键问题：

是否需要通过电池电压进行通信和电源转换？

SBC内置的LDO或DC/DC转换器能够从电池电压直接降压，满足CAN/LIN总线和其他外设的供电需求，支持宽输入电压范围。

能否通过SBC简化电源树？

根据控制器的电压需求（CAN通常为5V，MCU多为3.3V），选择合适的SBC型号以优化电源分配。

通信标准是什么？

确定应用场景是否需要CAN（包括CAN SIC）或LIN协议，以选择合适的收发器配置。

分布式电源架构与功能安全

随着汽车系统复杂性的增加，传统的集中式电源管理已难以满足需求。分布式电源架构通过结合高压SBC/PMIC（12/24V）和多个低压PMIC（5V），能够灵活配置多路电源轨，满足不同处理器和外设的供电需求。这种架构不仅提高了电源效率，还通过分散热管理降低了可靠性风险。

随着汽车新能源化和智能化，整车芯片数量越来越多，而更高级别智能汽车的需要量有望提升至3000颗/辆，这种趋势也正在驱使SBC使用数量急剧上升。以下盘点一下主要的供应商及其产品介绍，包括纳芯微、博世（Bosch）、德州仪器（TI）、恩智浦（NXP）、英飞凌（infineon）、意法（ST）等等。

纳芯微

纳芯微此次推出的NSR926X采用7mm × 7mm QFN48封装，带Wettable Flank结构，支持AOI检测，符合AEC-Q100 Grade 1车规认证，可广泛应用于车身控制模块（BCM）、尾门控制单元、转向系统模块、挡位选择模块等车载电子系统。

产品框图

NSR926X系列产品选型表:

产品亮点

集成三路LDO输出，满足多电压域供电需求

◆ LDO1：主稳压输出，提供5V/250mA (NSR926X) 或3.3V/250mA(NSR926XV33)，适用于MCU供电；

◆ LDO2：辅助稳压输出，5V/100mA，具备板外使用保护功能；

◆ LDO3：可配置电压输出，支持5V或3.3V(NSR926X)、3.3V或1.8V(NSR926XV33) 选择，配合外部PNP晶体管可用于板外供电或与LDO1负载共享。

集成四路高边驱动，满足多样化负载控制需求

◆ HS1、HS2：3Ω导通阻抗，适配中等功率负载；

◆ HS3、HS4：6Ω导通阻抗，适用于轻载控制；

四路HS针对带大电容启动的应用场景进行了设计优化，兼顾启动性能与短路保护需求。

支持CAN FD与LIN通信，适配复杂车载网络架构

◆ CAN收发器：支持最高5 Mbit/s FD通信，兼容CAN 部分网络（Partial Networking, PN）功能与CAN FD容错模式，符合ISO 11898-2:2016与SAE J2284标准；

◆ LIN收发器：支持LIN 2.2协议，兼容ISO 17987-4与SAE J2602标准；

集成7种状态机模式，适配各种应用场景

◆ 初始化模式 - Init Mode；

◆ 正常工作模式 - Normal Mode；

◆ 低功耗模式 - Stop/Sleep Mode；

◆ 故障保护模式 - Restart/Fail-safe Mode；

◆ 用户调试模式 - Test Mode

集成完善的智能唤醒与系统监控/故障诊断功能

◆ WK端口支持电压检测及远程唤醒功能，具备高压测量功能，通过WK1与WK2可实现高压检测与备用测量模式切换；

◆ 16位SPI接口，支持灵活配置与系统状态监控；

◆ 故障输出/通用IO：3路Fail输出，支持故障状态显示，FO2/FO3可配置为通用IO或唤醒源；

◆ 集成Fail-safe安全机制、看门狗定时器（窗口模式与超时模式）、中断与复位输出功能

博世

博世的SBC产品主要包括CY320、CY324、CY327、CY329几个不同封装类型的SBC芯片，用于变速器控制单元的安全IC CG135，CG124+CG130芯片组。

比较典型的高端SBC为CY329，达到ASIL C（D）级别，集成适用于带或不带CAN唤醒的永久供电系统（PSS）或非永久供电系统（NPSS）、VPR升压/降压稳压器（3V）、两个5V线性稳压器、三个独立的5V传感器电源、集成箝位和诊断功能的功率级(7倍低侧、1倍高侧)、CAN-FD收发器、MSC微秒级总线、四个32位停止计数器、3级看门狗等。

根据介绍，集成电压预调节器（VPR）作为带有外部开关MOSFET的升压/降压调节器实现，从而简化了PCB设计并减少了潜在的热点问题。调节器在应用中提供了很大的灵活性。它可以在单线圈和双线圈配置中操作，并提供一个配置引脚，用于与不同的外部线圈操作。

CY329提供通过MSC接口直接控制广泛的配置选项，同时MSC接口还提供广泛的状态信息，包括所有功率级的实际栅极电压。

德州仪器

德州仪器的SBC分为初级、中级、高级三个档位，将CAN FD或LIN收发器和电源元件集成在单个封装中。通过用于总线保护和诊断的集成式高侧开关 (HSS)、看门狗和通道扩展来增强系统控制功能。将我们的SBC用于电子控制单元 (ECU)。

值得一提的是，TI 已在布板空间、系统成本和功效方面优化了CAN和LIN SBC。

典型芯片比如TCAN11623-Q1通用SBC集成了CAN FD收发器、唤醒引脚以及3V、70mA LDO输出，而TCAN11625-Q1支持5V、100mA LDO输出。LDO为外部小负载供电，而外部元件可使用唤醒引脚来唤醒节点。其具有自供电功能，因此无需使用额外的电压轨为SBC供电。

TLIN1431-Q1中级SBC集成了LIN收发器、看门狗计时器、高侧开关、唤醒引脚和125mA LDO。支持通道扩展，能够通过添加和控制外部LIN或CAN FD收发器来灵活地扩展系统，而无需使用处理器的另一个通用输入/输出。比较特色的特性是，其可以通过通道扩展实现TCAN11623-Q1。设计人员可以利用通道扩展功能为系统中的小负载添加一个CAN通道和另一个电源。

TLIN1431-Q1方框图，利用通道扩展功能实现TCAN11623-Q1

TCAN4550-Q1高级SBC在单个封装中整合了CAN FD控制器和CAN FD收发器。它包括本地唤醒引脚、看门狗计时器和70mA LDO输出。TCAN4550-Q1将CAN通信添加到任何没有CAN接口的主机，并支持额外的CAN通道。它还填补了传统CAN与CAN FD之间的差距。

TCAN4550-Q1 方框图，处理器连接和集成 LDO

恩智浦

对恩智浦来说，SBC芯片在早期属于功能芯片，2011年启动恩智浦安全保障计划，使得开发流程与ISO 26262保持一致，2019年开始注重安全系统。恩智浦的产品线非常全，能够涵盖不同等级的应用需求。

恩智浦把SBC也分成了四类：功能安全SBC、CAN/LIN SBC、微型SBC（Mini SBC）、ASSP SBC。

其中，FS26是恩智浦比较重点在推的一款产品。FS26可用于许多汽车应用，有助于提高电动汽车的效率、可扩展性和功能安全。

根据介绍，FS26具有多个开关式稳压器以及LDO稳压器，可为微控制器、传感器、外设IC和通信接口供电。FS26为系统提供高精度电压基准，并为两个独立的电压跟踪调节器提供基准电压。此外，各种功能可用于系统控制和诊断，如模拟多路复用器、GPIO和可选择的I/O唤醒事件、持续时间较长的定时器或SPI通信。

FS26符合ISO 26262标准，涵盖ASIL B和ASIL D安全完整性级别。它具有多个故障安全型输出，是以安全为导向的系统分区的一个完整部分，同时具有最新的按需潜在故障监测。

由于汽车系统日益复杂，由于系统不同，需要将电池供电传输到多个低压域。切换到分布式电源架构可以解决 12 V/24 V 主电池供电和标准 5 V 汽车供电轨的许多设计限制。

在分布式电源架构中，高压 SBC/PMIC (12/24 V) 和多个低压 PMIC (5 V) 可以组合配置，从而提供一系列电源轨，满足各种电源需求。只需扩展仍由高压 SBC/PMIC 供电的低压 PMIC 数量，即可创建额外的电源轨。

恩智浦开发了 BYLink 解决方案，并考虑到智能安全机制的高安全完整性等级。产品组合由不同引脚和软件兼容的 IC 组成，以支持客户平台方法并满足不同的安全要求，例如：QM/ASIL B 和 ASIL D。借助多 PMIC 系统解决方案和 BYLink 概念，安全集成变得更加便捷，消除了此类复杂安全系统可能带来的所有障碍。虽然单个低压 PMIC 可以达到 QM 或 ASIL B 等级，但整个电源域 ECU 可以通过主高压 PMIC 获得 ASIL D 等级，因为它负责监控关键电压和安全 MCU，并在系统发生故障时将系统转换为安全状态。

系统复杂性带来的另一个挑战是初始化不同控制器和外设所需的上电和断电序列的同步。每个器件中嵌入一个可编程的上电/断电序列器，可配置以微调序列时间，是提高灵活性并最大程度减少系统BOM的理想选择。

恩智浦全新 BYLink 概念有助于确保所有设备之间的同步，避免任何外部附加组件。这种可靠且经济高效的解决方案允许各个设备进行物理隔离，从而减少主要热点，因为热管理在 ECU 级别进行。

英飞凌

英飞凌一共有四个子类的SBC芯片系列，包括OPTIREG Lite SBC Family、Mid-Range+ SBC Family、DC/DC SBC Family、Multi-CAN Power+ SBC Family，支持从入门级汽车应用到复杂控制系统的所有产品。

英飞凌的SBC产品主要特点是以优化的系统成本为各种汽车应用提高集成度和性能、极低的静态电流有助于延长电池寿命、提高整体系统可靠性、通过降低元件数量和减小PCB使用面积（低至80%）降低系统成本、通过共享状态机和 SPI使设计更灵活并减少了软件设计工作量。

意法半导体

意法的SBC和PMIC放在的同一框图内，用户主要根据自己的需求进行选择。

总之，大多数情况下，这些厂商的SBC都是和自己的MCU配套使用，当然德州仪器、恩智浦、英飞凌等厂商的产品也都支持不同厂商的MCU，灵活度高和适配度高也是这些厂商的一个主要产品特性。

国内其他家SBC发展如何

当下，我们必须面对的事实是，当下汽车芯片国产化率不足10%，SBC便是急需替代的那一个。事实上，一辆新能源智能汽车上缺乏的，并非是很多人关注创业的很贵的芯片，而大部分是价格比较便宜的芯片。

对于国产厂商来说，SBC拥有一定的增量市场。德邦证券曾经这样计算过，根据英飞凌一颗SBC芯片在2～3美金估算，每年售价递减10%，2023年国内车载SBC芯片市场规模约在43亿元人民币左右。

不过，实际的SBC玩家并不多，大多数初创公司，包括川土微、鸿翼微、中科赛飞、芯必达、华芯半导体，实际具备产品的只有美芯晟和芯必达。

对于国内厂商来说，SBC的难点有三个方面。

第一是SBC本身属于车规产品，车规级芯片进入Tier1或车厂需要进行严苛的认证工作，包括IATF 16949、AEC-Q100、功能安全ISO 26262等，认证周期长达3～5年。

对于车规产品来说，良率是车规和非车规之间很大的障碍。消费级的芯片本身面积不大——5*5的芯片，很多fab可以保证良率。但车规芯片良率要求极高的，需要从设计端入手，如果没有做测试电路，在制造过程中就不能了解芯片是否真的没有缺陷。

第二是SBC的功能安全，这是普通电源、PMIC和SBC的本质区别。功能安全体系相对其它体系是比较难的体系，是技术和体系管理的融合，包括VDA6.3、16949等，要求在每一步上有没有做这个动作，怎么能做到。

第三是SBC本身集成度高，技术难度高，不仅要在通讯、电源多领域具备技术能力，还要与各种MCU相适配，需要拥有很强的行业Know-How。

如今，随着纳芯微SBC的量产，向跨国公司的巨头们的挑战又增添了一份信心。