MOSA 电源、定制组件、工程设计人才：与 Vicor John Sturm 的问答

作者：John Sturm，航空航天与国防业务部全球副总裁

Vicor 航空航天与国防业务部业务发展副总裁 John Sturm 在感恩节前接受本人的采访时表示，电源是现代开放式架构计划（如传感器开放式系统架构 (SOSA) 技术标准）的一个重要考虑因素。此外，我们还讨论了定制电源在国防领域的适应范围，讨论了商业 AI 和大数据应用如何推动国防电源组件制造的创新和成本降低以及如何为国防市场招募工程设计人才，并讨论了未来为军事电源产业带来颠覆性变革的技术。以下是经过编辑的摘要内容。

MIL-EMBEDDED：请简要描述您在 Vicor 的职责以及您的团队在该公司的角色。

STURM：我现任 Vicor 航空航天与国防业务部全球副总裁兼 Vicor 电源系统业务部总裁。

大概一年前，Vicor 调整为四个不同的业务部，航空航天与国防业务部是其中之一。我们团队的任务和职责是了解市场，定义产品需求，进行业务开发并为全球所有航空航天、国防和新太空应用提供客户及技术支持。

MIL-EMBEDDED：军事系统电源的最新设计趋势/要求是什么？换句话说，贵公司军用客户的需求是什么？

STURM：从 Vicor 的角度来看，可归为两个方面，一是标准化，二是 AC-DC 组件。几十年来，作为供应商的 Vicor 始终致力于提供电源组件，为军事应用提供定制电源系统及解决方案。我们的 Vicor 电源系统产品部是 Vicor 的全资子公司，业务重点是这些特定的电源设计方案。然而，这些定制解决方案不仅耗时，而且开发和认证一些一次性解决方案成本也很高。因此，国防领域）正在大力推行解决方案标准化，这不仅支持重复使用，而且还可减少开发时间及成本。这就是标准化的用武之地。美国国防部 (DoD) 已减少了特定一次性设计的需求，他们正在推行在更通用的平台上构建产品，这些平台将减少其上市成本和时间。

自 1981 年公司成立以来，我们一直在生产 DC 产品。最近，我们已经开始生产模块化 AC 解决方案，并采用我们专有封装及开关拓扑。（然而，）随着模拟工程师在行业及劳动力队伍中的老龄化，对高性能 AC 组件解决方案的需求极为迫切。

标准化和 AC 产品这两个趋势是我们整个团队集中精力重点关注的最热门项目。

MIL-EMBEDDED：未来的需求是否会涵盖这两个趋势？

STURM：是的，从互操作性角度来看，它们实际上会相互影响。

MIL-EMBEDDED：说到互操作性，我知道 Vicor 是传感器开放式系统架构 (SOSA) 联盟的成员。电源是如何被纳入 SOSA 技术标准的？

STURM：SOSA 是一种发挥标准化优势的策略。它从整体上概述了 C5ISR（命令、控制、通信、计算机、网络、智能性、监视和侦察）系统的标准形式。这些系统都需要电源才能运行；按照特定封装，电源将产生设计人员在传感器应用中所需的特定电压。设计人员正尝试提出标准外形封装的通用电源需求，这样他们就能提供适合标准底座的即插即用选项。

MIL-EMBEDDED：SOSA 是模块化开放式系统方法 (MOSA) 的一个示例，而 MOSA 则是美国国防部在 2019 年发布的一项战略。贵司是否看到了与 MOSA 及开放式架构相关的更多需求，而不仅仅是 SOSA？

STURM：是的，我们看到了更多的需求，但整个领域仍在发展变化之中。由于 SOSA 与电源有关，因此它强制执行在应用中使用的电源轨，所以 SOSA 本身就带有一定程度的标准化。MOSA 从系统角度采取了额外的步骤，以确保跨平台、跨车辆软硬件开发的兼容性和互操作性。最初是为通信、计算及 ISR 应用制定标准尺寸的方法，现在将目光投向了在所有军事系统间实现标准底座并支持电源需求的应用。

MIL-EMBEDDED：多年来，电源组件设计人员一直都在说，无论是何种应用，国防项目在设计时总是把电源放在次要位置，而不是从设计一开始就将其纳入考虑范围内。开放式架构是否有助于改变这种做法？

STURM：我们习惯将其称之为排气管综合症。启动一项设计时，每个人都从专用 IC (ASIC) 或处理器的角度，或者从传感器的主要功能出发，考虑他们要做的工作。直到设计流程结束时才意识到他们需要为其供电。在人类现代生活中，一切都需要供电，所以电源至关重要。开放式标准的作用是避免到了设计后期才考虑电源问题。这些标准并非将电源放在最重要的位置，而是让其成为一件理所当然的事情，因此人们不必考虑它们将如何为系统供电。电源已经就绪。

尽管我们一直都有标准，比如 VITA 46 和 VITA 62 等，但发展是永不停息的，因为工程师永远都会说‘如果我有这项标准，我就能做这件事。’所以，尽管政府大多数时候都会敦促大家执行标准化，但为了减少执行定制化的负面影响，仍需为一些有细微差别的情况留出空间。这就是我们可以提供帮助的地方，因为我们的解决方案是模块化、可扩展的， 我们提供可在相同封装或外形中即插即用的衍生产品，这类相同的封装或外形可使其专业化，但不一定需要定制。这种模块化方法确实可以成为客户的一大竞争优势，可确保为系统长期供电。

MIL-EMBEDDED：与商用现货 (COTS)，比如 VPX 电源相比，增加 MOSA 策略是否意味着减少了对定制解决方案的需求？

STURM：MOSA 正朝着更加 COTS 的方向发展，但定制系统的需求将始终存在。Vicor 的确可以做到两全其美。我们可以制造半月形和八角形等外形的定制电源，因为客户所留安装电源的空间只有这么多。现在，我们拥有的这些底座系统不仅有 3U 或 6U 等标准底座外形，而且还指定了标准电源轨，所以他们知道他们将在特定的电流下获得特定的电压，其将成为电源、板卡、传感器及单板计算机的可插拔封装。然而，如果一个系统需要更多电源，我们可以修改电源卡，它仍可以插入标准底座。这是一项非常重要的优势。

MIL-EMBEDDED：VPX 在新设计领域肯定已经超越了 VME，但您是否仍然认为军事领域对 VME 或 CompactPCI 电源的需求仍然很大？

STURM：VME 和 CompactPCI 的需求确实降低了，但 VPX 的需求仍然很强劲，而且一直都在增长。我们不仅可为基于 VITA 46 和 VITA 62 标准的系统提供支持，而且在许多情况下，客户也需要一些具有细微差别的东西。我们的可扩展组件可帮助他们获得有细微差别但仍然可以安放在标准封装中的东西。

MIL-EMBEDDED：贵公司电源在国防领域有哪些最热门的应用？雷达/电子战？无人系统？航天？航空电子？C4ISR？其它领域？

STURM：你刚才概括的就是 Vicor 产品最热门的应用。了解一下 Vicor 产品的功率密度——不仅可提供更大的功率，而且还可实现极小的外形——及脉冲电流性能，你就会明白我们的产品非常适合上述所有应用。尺寸、重量与功耗 (SWaP) 是一个过度使用但同等重要的术语：这是最能体现 Vicor  产品价值的地方。Vicor 产品的功率密度意味着我们可以在最小的封装中提供最大的可用电流或最多的电源。这可实现诸如激光等高能量应用。此外，由于支持大电流容量和高脉冲负载功能，这些产品为雷达应用实现了令人难以置信的巨大发展。

MIL-EMBEDDED：除国防之外，Vicor 还涉足商业人工智能 (AI) 等其它规模更大的市场。这些市场的规模是否有助于降低军用客户的组件成本？商业市场的创新是否会影响国防市场，反过来是否也是如此？

STURM：我会从另一面来回答这些问题，然后将其联系起来。作为企业，过去几年国防方面的研发工作确实对技术发展及产品创新起到了推动作用。这不仅是最严苛需求的来源，也是航空航天与国防蓬勃发展不断推动其技术设备发展的地方。然而，近年来我们专门开发的产品和封装主要源于数据中心和 AI 应用。它们确实提高了性能标准，具体而言，我的团队能够充分利用我们为其它核心平台开发的产品。

成本绝对是一个我们非常关心的问题。作为一家美国制造商，我们已经在垂直集成、高速及高产能方面进行了重大投资，而且这一投资还将继续，这可最大限度降低组件及制造成本。为此，我们今年将生产面积扩大了 45%，以满足更大的需求。这在商业方面非常必要，特别是在 AI 及高性能计算 (HPC) 数据中心市场，它已经惠及航空航天与国防产业，帮助我们通过共享成本和更高效的工厂利用，以更低的成本制造了这些组件。

我们的制造方法与半导体公司通过晶圆生产芯片类似，只不过我们将其称之为面板。在我们开发更小的电源模块时，我们可以通过一块统一的面板生产更多的模块，因此可以降低每个组件的成本。与此同时，更小的模块具有更高的功率密度，因此我们实现了更低的成本和更高的性能。

接下来还有垂直集成策略。几年前，Vicor 在垂直集成方面处于领先地位，但场效应晶体管 (FET) 等市场其它技术的发展，使其难以保持竞争优势。采购模具并进行内部布线、粘合及封装非常耗资。在该市场领域，很难跟上大型供应商的步伐。但当前，我们再次加大对垂直集成的投入，不仅可控制产品的生产地点，而且还可控制其生产时间。垂直集成有助于我们获得我们所需的高产能，但更重要的是，可达到零缺陷水准。这一点十分重要，有助于我们为汽车等大批量市场提供更好的服务。未来几年，曾经外包的业务将在 Vicor 内部完成，因为我们不确定是否能通过外部供应商达到我们所要求的质量标准。

MIL-EMBEDDED：商业展会已全面恢复，我自己也参加过不少，而且我仍然能看到我在疫情前看到的一个趋势：老龄化越来越严重。在招聘年轻工程师方面，军事电子产业是否面临招聘挑战？Vicor 如何为其军事业务招募工程人才？

STURM：这一点我深有体会，因为我也已满头白发。我们正竭力缓解这种情况，但很难与那些在时尚市场推出潮流产品并为刚走出大学校门的年轻人提供大量生活福利的公司竞争。我们正试图招聘未毕业的实习生在 Vicor 工作并招聘一些应届毕业生，向他们展示并介绍我们基于 Vicor 技术在全球范围内所实现的创新。我认为，很多年轻的毕业生走出校门看到我们这个行业时，不会说，‘哇，这真的很有创新性，我应该来这里工作。’但颠覆性的创新是 Vicor 的宗旨。我们通常会在我们的电源产品中看到这一点，而且我们会尝试向年轻的应聘者和实习生展示这个方面，以便他们毕业时，不会只关注数据中心、处理器或 ASIC 公司，而会知道 Vicor 也很适合他们，能提供很好的事业机会。

MIL-EMBEDDED：说到颠覆性：展望未来，哪些颠覆性技术/创新将改变军事电源电子产品的竞争格局？

STURM：我认为改变竞争格局的最大驱动力是与高压相关的技术创新，特别是我们所处的市场。目前，我们遵循的是 MIL-STD 1275 和 MIL-STD 704 标准，规定了为系统、架构和电子产品提供的母线电压。电压越高，效率就越高，I²R（I²R 是电流流经已知电阻的电线或线缆时所产生的功耗）损耗就越低，特别是在车辆（私家车和交通运输系统）继续沿着电气化及混合动力轨迹发展之际。这些优势有助于最终用户充分发挥更先进计算设备及系统的优势，他们可以利用更好的电池技术，减轻系统重量，提高性能与功能性。这就是我认为我们所处的行业的发展方向及其受益的地方。我们必须现在开始思考有关偏离我们多年来习以为常的固定模式的问题，看看我们能够做出哪些成就，为我们不断向前发展提供优势。

John Sturm 于 1997 年加入 Vicor。他在电气设计工程、工程管理、业务开发、销售和销售管理等领域拥有超过 33 年的丰富经验。在当前职位上，他主要负责公司航空航天与国防市场业务的领导工作以及与该行业的主要承包商建立重要的合作伙伴关系。在加入 Vicor 之前，他曾任职于美洲 TDK 公司 (TDK Corp. of America) 和 Grayhill 公司。John 先后毕业于伊利诺伊理工学院和森林湖管理研究生院，分别获电气工程学士学位和市场营销及金融专业工商管理硕士学位。

John Sturm，航空航天与国防业务部全球副总裁