TPMS芯片分析
对国内外TPMS芯片供应商发展历程进行分析,了解各厂商当前较先进的TPMS芯片。
Infineon英飞凌
从早期高度集成的SP30起步逐步朝向更高集成度、专利 MEMS 传感器演进,最近以 SP49 / SP490(XENSIV)为代表。强调超低功耗与汽车级可靠性。
早期标准集成阶段 — SP30系列,约 2000年 ~ 2010年
SP30 产品为早期“高度集成但以传统 MEMS/前端为主”的 TPMS 芯片,包含 MCU、信号整形、LF 接收等功能。
功能增强与产品线扩展 — SP40系列,2010年 ~ 2020年
SP40 系列在压力测量、径向加速度(轮速/旋转检测)、温度与电池管理上进一步集成,面向车规长期可靠性与优化功耗的设计。
XENSIV新一代产品 — SP49系列,2023年至今
包括专利 Glass-Silicon-Glass MEMS 结构(提高灵敏度与长期稳定性),片上 ASIC 与 ARM Cortex-M0+ 内核,硬件低功耗(官方宣称可达 10 年级别的电池寿命设计),提供 ASIL 等级支持。
NXP
从低集成度到高集成度的发展。
早期集成化
“从多芯片向系统-封装”转变的起点,FXTH87 系列是早期高度集成方案,包括低功耗、双轴加速度计、8-bit MCU及RF发送器/接收器集成。FXTH87E 是 FXTH87 的演进型号,支持更大内存(16 kB)与更低待机电流(约 180 nA)等。该型号已经停产。
中期更高压与提高集成
推出了面向中/重型车辆的高压型号,如FXTH8715系列,支持 100-1500 kPa 的压力范围,适用于卡车、巴士、工程车辆等,但这些型号已被宣布停产,官方推荐最新产品。
最新高度集成
最新产品为NTM88系列,高度集成胎压监测传感器系列” ,推荐用于新设计。4 × 4 mm小封闭,低功耗(空闲态电流约 180 nA),大 Flash/RAM 空间,单轴或双轴加速度计,可支持压力范围高至 ~1500 kPa。NTM88 系列包含 “Pressure sensor + MCU + accelerometer + RF transmitter + LF receiver” 的高度整合。
Melexis
Melexis从以压力前端 + MCU 的 SiP 方案起步,逐代推进到多传感融合(加速度/温度/电压/LF+RF)。
早期MLX9180x系列
把压力传感、温度、电池监测、加速度、RF 发射与 MLX16 系列低功耗MCU集成在紧凑 SiP 中, 如MLX91801 / MLX91802 等,支持高达 ~1400 kPa,睡眠电流极低。
小型化,超低功耗,MLX91804,2016
Melexis 宣布 MLX91804 为“世界上最小、最低功耗”的 TPMS 传感器解决方案之一,强调超低睡眠电流与极高集成度,快速被 OEM/模块厂采用并获设计奖项。
高功能方向扩展,MLX91805,2020
轮胎状态与载荷监测(tire status & load monitoring),及高精度压力测量结合,面向商业车辆与未来法规扩展。
自研MEMS/Triphibian平台, MLX9083x,2024
推出 Triphibian® 技术并发布 MLX90830 等 MEMS 器件,拓展到更高压、液体/气体测量和更广应用(EV 热管理等)
Texas Instruments(TI)
TI 在 TPMS 芯片这一细分领域的信息比专用 TPMS 芯片厂商少一些。
2007 年以前 — SAW 被动传感 + TI 控制器合作阶段
基于 SAW(声表面波)技术的 TPMS 传感器系统,使用 TI 的 DSC(数字信号控制器)F28x 系列作为信号处理与无线控制单元,这还不是TPMS专用芯片,处于多片分立阶段。声称不需要电池,但未见具体产品。
2012 年 — TPMS 模块化芯片:TPIC82000 系列
TPIC82000 系列,作为 TPMS 传输模块(TX module)用芯片,集成压力传感器、加速度器、MCU(8051 兼容)、低频 LF 接收、315/434 MHz 双频发射、低功耗电池支持等。支持 50 kPa–635 kPa 压力范围,电压范围 1.5 V–3.5 V。
之后阶段 — 向更高集成、通信协议演进 + TI 通用无线/传感平台支持
TI 在未来 TPMS 系统的发展中提出“压力传感器 +加速度 + µC +无线(可能 BLE)”等架构变化,包含压力传感、ASIC、加速度、µC、RF 等模块。在蓝牙产品的PPT中提到TMPS的应用,与车钥匙及手机联动,也是一个创新。
STMicroelectronics(ST)
ST 在 TPMS 领域的表现并非以“专用 TPMS SoC”闻名,而是通过 MEMS 压力传感器(VENSENS)、低功耗子系统(例如 SPIRIT1 子-GHz 收发)与通用 MCU/软件生态(STM8/STM32 + STM32Cube) 为 TPMS 方案提供上游构件与参考设计支持。
早期并行发展(2000年 → 2010年)
推出适用于多领域(消费、工业与汽车)的压力传感产品;提供的通用 MCU与低功耗RF收发器,也就是分立的方案:压力传感器 + SPIRIT1(或其他无线 IC)+ STM MCU 组合成 TPMS 芯片/模块级解决方案.
当下
ST仍然是以多芯片提供方案,未见发展专用集成芯片。
其他半导体厂商
与ST类似,Renesas、Analog Devices、Microchip、ON Semiconductor、ROHM等半导体厂提供压力传感器前端、RF收发器及通用MCU等。
以上是国外半导体厂商的TPMS集成芯片发展历程,下面说明一下国内的几家。
琻捷电子SENASIC
琻捷从 2015 年成立后快速把「车规级无线传感 SoC」作为核心方向,2017–2018 年率先实现 TPMS SoC 量产并进入整车装车(并宣称通过 AEC-Q100 等车规验证)。
随后推出多款变体(Sub-1G 与 BLE 发射方案,如 SNP739D、SNP736、SNP746),并在 2023–2025 年快速放量与扩展到 wBMS/USI 等车载传感域。
琻捷时间线
2015:公司成立,定位为汽车级传感器芯片与无线传感 SoC 供应商。
2017–2018:TPMS实现量产,成为国内首批实现量产的 TPMS 芯片供应商之一
2019–2021:持续产品化与合作
2022–2024:推出并推动多款 TPMS 芯片
2024–2025:开发包括 BLE-TPMS、wBMS、超声传感等
琻捷主要产品
SNP739D
集成压力测量、X/Z 轴加速度、温度、电源电压监测;休眠功耗低至 0.25 µA、压力精度在 0–70°C 下 ±5 kPa、工作温度 -40–125°C、量程支持 900/1900 kPa,并已通过车规认证AEC-Q100。
SNP736 / SNP746
支持 BLE 发射,便于与车载主控或手机生态对接,适合需要远距离或与车机/手机交互的场景。
杰发AUTOCHIPS
以AC5111 → AC5121系列为核心,车规级国产化SoC,具有AEC-Q100认证,目标替代进口、进入前装供应链。
杰发时间线
2018–2019 年:完成自研 TPMS 芯片 AC5111 的研制并宣布量产交付
二代与车规:AC5121 为“第二代 TPMS 芯片”,符合 GB26149-2017 并通过 AEC-Q100 Grade1 认证
近年:TPMS 为其车规片区的重要一环
杰发主要产品
AC511
2019 宣布量产,高度集成压力传感前端、MCU、加速度检测与无线发射驱动
AC512
第二代产品,满足国内 TPMS 标准(GB26149-2017),通过 AEC-Q100 Grade1 认证
广东合微Guangdong Hewei
合微在 2013–2016 年间自主研发出国内较早的 TPMS 专用芯片 HIWAY800,此后以中小体积、国内化替代与面向模组市场的路线推进。
合微时间线
2012–2013:公司成立
2013–2016:研发 HIWAY800
2016–2020:市场份额报道显示为国内约4%
合微主要产品
HIWAY800
6 × 6 mm较小封装,量程:提供 0–700 kPa 与 0–1400 kPa覆盖乘用车与商用车需求,高精度与低温漂,集成压力测量、温度测量为核心。
总结
根据以上厂商的TPMS芯片发展历程,总结新一代TPMS芯片的总体技术趋势,用于产品规划、采购决策。
技术演进
分立方案:压力MEMS + 外置MCU + 独立RF,功耗高、体积大,如欧系模组(如Siemens/VDO)。
单芯片SoC集成:将压力、温度、MCU、RF集成在同一封装,降低功耗与体积,如NXP(Infineon)系列。
超低功耗+车规高可靠:引入AEC-Q100标准、-40~125°C支持、低漏电功耗 <0.3 µA,如琻捷系列。
BLE智能互联:新增BLE / UHF可切换发射、智能唤醒、自诊断,如Melexis系列。
融合传感SoC:集成加速度、角速度、振动检测、BMS数据通信,支持OTA,国产新势力研发中。
新一代TPMS芯片的趋势
通信接口:向BLE + 多制式兼容
超低功耗:Sleep < 0.2 µA
更高集成度与更小封装:集成更多传感器:压力 + 温度 + 加速度 + 电压检测
车规级,AQ-100,功能安全,信息安全
智能化:自校准、自检测,自动定位
平台化:无线电池监控,超声传感接口
结论
设计与采购考虑这些因素。
无线协议智能化
传感器融合程度
极低功耗
车规性能
国产化
平台化
TPMS集成电路规格书
Infineon
SP30
SP400
SP490
Melexis
MLX90830
MLX91801
MLX91804
NXP
FXTH87
NTM88
NTM88H
NTM88K
TI
TPIC8200
无电池传感器文章
蓝牙产品介绍
琻捷
SNP739
杰发
AC5121
祥行
产品介绍
TPMS相关标准
先研读产品的相关标准,再进行研发设计。
国标
GB26149-1017,基于胎压监测模块的汽车轮胎监测系统,TPM Sensor Module based tire pressure monitoring systems for motor vehicles。
欧盟
ECE R 064,关于装有临时备用车轮/轮胎车辆认证的统一规定,Uniform provisions concerning the approval of vehicles with regard to their equipment which may include: a temporary use spare unit, run-flat tyres and/or a run-flat system, and/or tyre pressure monitoring system。
美国
FMVSS 138,胎压监测系统,Tire Pressure Monitoring System。
车厂
SMTC 3 851 002,轮胎压力监测系统测试,Tyre Pressure Monitoring System test。