MOSA 電源、定制組件、工程設計人才：與 Vicor John Sturm 的問答

作者：John Sturm，航空航太與國防業務部全球副總裁

Vicor 航空航太與國防業務部業務發展副總裁 John Sturm 在感恩節前接受本人的採訪時表示，電源是現代開放式架構計畫（如感測器開放式系統架構（SOSA）科技標準）的一個重要考慮因素。 此外，我們還討論了定制電源在國防領域的適應範圍，討論了商業 AI 和大數據應用如何推動國防電源組件製造的創新和成本降低以及如何為國防市場招募工程設計人才，並討論了未來為軍事電源產業帶來顛覆性變革的科技。以下是經過編輯的摘要內容。

MIL-EMBEDDED：請簡要描述您在 Vicor 的職責以及您的團隊在該公司的角色。

STURM：我現任 Vicor 航空航太與國防業務部全球副總裁兼 Vicor 電源系統業務部總裁。

大概一年前，Vicor 調整為四個不同的業務部，航空航太與國防業務部是其中之一。我們團隊的任務和職責是瞭解市場，定義產品需求，進行業務開發並為全球所有航空航太、國防和新太空應用提供客戶及技術支援。

MIL-EMBEDDED：軍事系統電源的最新設計趨勢/要求是什麼？ 換句話說，貴公司軍用客戶的需求是什麼？

STURM：從 Vicor 的角度來看，可歸為兩個方面，一是標準化，二是 AC-DC 組件。 幾十年來，作為供應商的 Vicor 始終致力於提供電源組件，為軍事應用提供定制電源系統及解決方案。我們的 Vicor 電源系統產品部是 Vicor 的全資子公司，業務重點是這些特定的電源設計方案。然而，這些定制解決方案不僅耗時，而且開發和認證一些一次性解決方案成本也很高。 因此，（國防領域）正在大力推行解決方案標準化，這不僅支持重複使用，而且還可减少開發時間及成本。 這就是標準化的用武之地。美國國防部（DoD）已减少了特定一次性設計的需求，他們正在推行在更通用的平臺上構建產品，這些平臺將减少其上市成本和時間。

自 1981 年公司成立以來，我們一直在生產 DC 產品。最近，我們已經開始生產模組化 AC 解決方案，並採用我們專有封裝及開關拓撲。（然而，）隨著類比工程師在行業及勞動力隊伍中的老齡化，對高效能 AC 組件解決方案的需求極為迫切。

標準化和 AC 產品這兩個趨勢是我們整個團隊集中精力重點關注的最熱門項目。

MIL-EMBEDDED：未來的需求是否會涵蓋這兩個趨勢？

STURM：是的，從互操作性角度來看，它們實際上會相互影響。

MIL-EMBEDDED：說到互操作性，我知道 Vicor 是感測器開放式系統架構（SOSA）聯盟的成員。 電源是如何被納入 SOSA 技術標準的？

STURM:SOSA 是一種發揮標準化優勢的策略。它從整體上概述了 C5ISR（命令、控制、通信、電腦、網路、智慧性、監視和偵察）系統的標準形式。這些系統都需要電源才能運行； 按照特定封裝，電源將產生設計人員在感測器應用中所需的特定電壓。設計人員正嘗試提出標準外形封裝的通用電源需求，這樣他們就能提供適合標準底座的隨插即用選項。

MIL-EMBEDDED:SOSA 是模組化開放式系統方法（MOSA）的一個示例，而 MOSA 則是美國國防部在 2019 年發佈的一項戰畧。貴司是否看到了與 MOSA 及開放式架構相關的更多需求，而不僅僅是 SOSA？

STURM：是的，我們看到了更多的需求，但整個領域仍在發展變化之中。 由於 SOSA 與電源有關，因此它強制執行在應用中使用的電源軌，所以 SOSA 本身就帶有一定程度的標準化。MOSA 從系統角度採取了額外的步驟，以確保跨平臺、跨車輛軟硬體開發的相容性和互操作性。 最初是為通訊、運算及 ISR 應用製定標準尺寸的方法，現在將目光投向了在所有軍事系統間實現標準底座並支持電源需求的應用。

MIL-EMBEDDED：多年來，電源組件設計人員一直都在說，無論是何種應用，國防項目在設計時總是把電源放在次要位置，而不是從設計一開始就將其納入考慮範圍內。 開放式架構是否有助於改變這種做法？

STURM：我們習慣將其稱之為排氣管併發症。 啟動一項設計時，每個人都從專用 IC（ASIC）或處理器的角度，或者從感測器的主要功能出發，考慮他們要做的工作。直到設計流程結束時才意識到他們需要為其供電。在人類現代生活中，一切都需要供電，所以電源至關重要。開放式標準的作用是避免到了設計後期才考慮電源問題。這些標準並非將電源放在最重要的位置，而是讓其成為一件理所當然的事情，因此人們不必考慮它們將如何為系統供電。電源已經就緒。

儘管我們一直都有標準，比如 VITA 46 和 VITA 62 等，但發展是永不停息的，因為工程師永遠都會說‘如果我有這項標準，我就能做這件事。’所以，儘管政府大多數時候都會敦促大家執行標準化，但為了减少執行定制化的負面影響，仍需為一些有細微差別的情况留出空間。這就是我們可以提供幫助的地方，因為我們的解決方案是模組化、可擴充的，我們提供可在相同封裝或外形中隨插即用的衍生產品，這類相同的封裝或外形可使其專業化，但不一定需要定制。這種模組化方法確實可以成為客戶的一大競爭優勢，可確保為系統長期供電。

MIL-EMBEDDED：與商用現貨（COTS），比如 VPX 電源相比，新增 MOSA 策略是否意味著减少了對定制解決方案的需求？

STURM:MOSA 正朝著更加 COTS 的方向發展，但定制系統的需求將始終存在。Vicor 的確可以做到兩全其美。我們可以製造半月形和八角形等外形的定制電源，因為客戶所留安裝電源的空間只有這麼多。現在，我們擁有的這些底座系統不僅有 3U 或 6U 等標準底座外形，而且還指定了標準電源軌，所以他們知道他們將在特定的電流下獲得特定的電壓，其將成為電源、板卡、感測器及單板電腦的可插拔封裝。然而，如果一個系統需要更多電源，我們可以修改電源卡，它仍可以插入標準底座。這是一項非常重要的優勢。

MIL-EMBEDDED:VPX 在新設計領域肯定已經超越了 VME，但您是否仍然認為軍事領域對 VME 或 CompactPCI 電源的需求仍然很大？

STURM:VME 和 CompactPCI 的需求確實降低了，但 VPX 的需求仍然很強勁，而且一直都在增長。我們不僅可為基於 VITA 46 和 VITA 62 標準的系統提供支援，而且在許多情况下，客戶也需要一些具有細微差別的東西。我們的可擴充組件可幫助他們獲得有細微差別但仍然可以安放在標準封裝中的東西。

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：你剛才概括的就是 Vicor 產品最熱門的應用。瞭解一下 Vicor 產品的功率密度——不僅可提供更大的功率，而且還可實現極小的外形——及脈衝電流效能，你就會明白我們的產品非常適合上述所有應用。 尺寸、重量與功耗（SWaP）是一個過度使用但同等重要的術語：這是最能體現 Vicor 產品價值的地方。Vicor 產品的功率密度意味著我們可以在最小的封裝中提供最大的可用電流或最多的電源。這可實現諸如雷射等高能量應用。此外，由於支持大電流容量和高脈衝負載功能，這些產品為雷達應用實現了令人難以置信的巨大發展。

MIL-EMBEDDED：除國防之外，Vicor 還涉足商業人工智慧（AI）等其它規模更大的市場。這些市場的規模是否有助於降低軍用客戶的組件成本？商業市場的創新是否會影響國防市場，反過來是否也是如此？

STURM：我會從另一面來回答這些問題，然後將其聯系起來。作為企業，過去幾年國防方面的研發工作確實對技術發展及產品創新起到了推動作用。這不僅是最嚴苛需求的來源，也是航空航太與國防蓬勃發展不斷推動其科技設備發展的地方。然而，近年來我們專門開發的產品和封裝主要源於資料中心和 AI 應用。它們確實提高了效能標準，具體而言，我的團隊能够充分利用我們為其它覈心平臺開發的產品。

成本絕對是一個我們非常關心的問題。作為一家美國製造商，我們已經在垂直集成、高速及高產能方面進行了重大投資，而且這一投資還將繼續，這可最大限度降低組件及製造成本。為此，我們今年將生產面積擴大了 45%，以滿足更大的需求。這在商業方面非常必要，特別是在 AI 及高效能運算（HPC）資料中心市場，它已經惠及航空航太與國防產業，幫助我們通過共亯成本和更高效的工廠利用，以更低的成本製造了這些組件。

我們的製造方法與電晶體公司通過晶圓生產晶片類似，只不過我們將其稱之為面板。在我們開發更小的電源模組時，我們可以通過一塊統一的面板生產更多的模組，因此可以降低每個組件的成本。與此同時，更小的模組具有更高的功率密度，因此我們實現了更低的成本和更高的效能。

接下來還有垂直集成策略。幾年前，Vicor 在垂直集成方面處於領先地位，但場效應電晶體（FET）等市場其它科技的發展，使其難以保持競爭優勢。採購模具並進行內部佈線、粘合及封裝非常耗資。在該市場領域，很難跟上大型供應商的步伐。但當前，我們再次加大對垂直集成的投入，不僅可控制產品的生產地點，而且還可控制其生產時間。垂直集成有助於我們獲得我們所需的高產能，但更重要的是，可達到零缺陷水準。這一點十分重要，有助於我們為汽車等大批量市場提供更好的服務。未來幾年，曾經外包的業務將在 Vicor 內部完成，因為我們不確定是否能通過外部供應商達到我們所要求的品質標準。

MIL-EMBEDDED：商業展會已全面恢復，我自己也參加過不少，而且我仍然能看到我在疫情前看到的一個趨勢：老齡化越來越嚴重。在招聘年輕工程師方面，軍事電子產業是否面臨招聘挑戰？ Vicor 如何為其軍事業務招募工程人才？

STURM：這一點我深有體會，因為我也已滿頭白髮。我們正竭力緩解這種情況，但很難與那些在時尚市場推出潮流產品並為剛走出大學校門的年輕人提供大量生活福利的公司競爭。我們正試圖招聘未畢業的實習生在 Vicor 工作並招聘一些應屆畢業生，向他們展示並介紹我們基於 Vicor 技術在全球範圍內所實現的創新。我認為，很多年輕的畢業生走出校門看到我們這個行業時，不會說，‘哇，這真的很有創新性，我應該來這裡工作。’但顛覆性的創新是 Vicor 的宗旨。我們通常會在我們的電源產品中看到這一點，而且我們會嘗試向年輕的應聘者和實習生展示這個方面，以便他們畢業時，不會只關注資料中心、處理器或 ASIC 公司，而會知道 Vicor 也很適合他們，能提供很好的事業機會。

MIL-EMBEDDED：說到顛覆性：展望未來，哪些顛覆性科技/創新將改變軍事電源電子產品的競爭格局？

STURM：我認為改變競爭格局的最大驅動力是與高壓相關的技術創新，特別是我們所處的市場。現時，我們遵循的是 MIL-STD 1275 和 MIL-STD 704 標準，規定了為系統、架構和電子產品提供的母線電壓。電壓越高，效率就越高，I²R（I²R 是電流流經已知電阻的電線或線纜時所產生的功耗）損耗就越低，特別是在車輛（私家車和交通運輸系統）繼續沿著電氣化及混合動力軌跡發展之際。這些優勢有助於最終用戶充分發揮更先進計算設備及系統的優勢，他們可以利用更好的電池技術，減輕系統重量，提高效能與功能性。這就是我認為我們所處的行業的發展方向及其受益的地方。我們必須現在開始思考有關偏離我們多年來習以為常的固定模式的問題，看看我們能够做出哪些成就，為我們不斷向前發展提供優勢。

John Sturm 於 1997 年加入 Vicor。他在電力設計工程、工程管理、業務開發、銷售和銷售管理等領域擁有超過 33 年的豐富經驗。 在當前職位上，他主要負責公司航空航太與國防市場業務的領導工作以及與該行業的主要承包商建立重要的合作夥伴關係。 在加入 Vicor 之前，他曾任職於美洲 TDK 公司（TDK Corp. of America）和 Grayhill 公司。 John 先後畢業於伊利諾伊理工學院和森林湖管理研究生院，分別獲電氣工程學士學位和市場行銷及金融專業工商管理碩士學位。

John Sturm，航空航太與國防業務部全球副總裁