神奇的MPS,汽车业务营收激增60%

2020-11-21来源: EEWORLD关键字:MPS  DC  ECU  DCU

从2019年起,MPS(芯源系统股份有限公司/Monolithic Power Systems)一年一度的分析师会议上,就把汽车业务放在了第一个介绍的业务部门。


一方面是CEO Michael Hsing(邢正人)酷爱汽车,曾断言一款极具特色的定制电动汽车必定会把 MPS 推向科技潮流的风口浪尖,于是顾来了Aaron Quitugua-Flores担任MPS机械工程师兼mCar主设计师,结合了MPS的传感器、电机控制模块以及电源管理技术,打造出Michael所畅想的mCar。


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图:在各大展会频频亮相的mCar


另外更重要的是,在MPS 2011年确定将汽车纳入重点开发市场,短短十年间取得了显著增长。2016年,MPS的汽车业务从工业市场中分离,成为与工业、通信、消费及计算并列的终端市场。数据显示2016-2019年间该市场的年复合增长率达到38.5%,成为MPS成长最快的部门。


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图:截至2020年三季度MPS各业务部门营收比率


日前,MPS发布了2020财年三季度财报,财报显示该季度汽车业务达到2850万美元,环比增长60%,同比增长17%,达到了历史新高,与此同时MPS整个三季度财报同样达到了历史新高的2.6亿美元,按此速度,Michael提出的2021年10亿美元营收目标完全没有问题。


作为电源管理领域的重要供应商,MPS一直以来基本只生产两类产品:DC/DC和背光驱动。同其他汽车半导体巨头相比,产品布局实在是少得可怜。


那么为什么MPS还能够持续以远超过平均值的速度获得汽车市场的胜利?


持续关注ACES助力MPS稳步成长


正如MPS CFO Bernie Blegen所说:“我们正在以卓越的技术和更高水平的客户服务取胜,我认为这正是客户所认识到的MPS。”


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图:在汽车市场客户中,MPS有超过一半以上来自长尾,涵盖了OEM和Tier1的各类客户,如何更好地为他们服务,是非常重要但是又很棘手的事情


Michael则表示:“我们一方面转向高端市场,另外则是我们的产品种类不断增加。”


“我们正在从传统的信息娱乐基础扩展到一些更令人兴奋的技术,包括照明系统、ADAS和自动驾驶。”Blegen补充道。


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图:MPS所关注的汽车应用重点领域,包括数字座舱、照明、车身电子、电池管理以及ADAS,都是整个汽车行业所重点关注且大力发展的领域


作为2016年加入MPS,现任MPS全球汽车产品总监的Allen Chen日前在接受媒体访问时,详细阐述了MPS近年来在汽车领域所做的努力。Allen曾在德州仪器(TI)工作数十年,任职电池管理业务部各项职务,重点开发工业及汽车市场。


Allen表示,ACES是未来汽车发展的主旋律,AECS中的A(Autonomous)为自动化,C(Connected)为互联化,Electrified缩写为E,代表电气化,S(Services)代表服务化。


如今的汽车产业如同一场残酷的比赛,并非所有参与者都能到达赛道终点。尤其在当下设计周期不断缩短,且通往赛道终点的路线尚不明确的情况下,为了能在这场竞赛中取得成功,汽车制造商们不得不越来越依赖于半导体供应商。与此同时,消费者还期望,未来能够提供与当今智能手机或其他智能小工具相媲美的、可定制以及可升级的汽车解决方案。


Allen表示:“电子电气化产品在汽车总成中的比率不断提高,未来总成本会超过整车50%。而相比于传统动力汽车,电动汽车以及混合电动汽车无论是销量,还是其中的电子元件含量都会更高。这给了MPS巨大机会。”


正是由于抓住了潮流所在,无论是2019年的经济衰退,还是2020年新冠疫情导致的工厂关闭,对于MPS汽车业务来说,仍然保持了持续增长。


Allen说道:“MPS目前汽车市场只占总营收的11%-14%,我们的竞争对手一般汽车级应用要占到20%左右,因此我们还有巨大的发展空间。”


抓住ECU向DCU演进的脉搏


ECU是汽车电子化中必不可少的大脑,负责控制各种电子系统。随着汽车电子零部件越来越多,ECU的数量也随之增加,豪华车甚至可以达到数百个。如此众多且分散的ECU会带来急剧增长的设计复杂性、昂贵的设计成本、更高的功耗、更多的线材以及系统的不稳定。为此几乎全部ECU供应商都在向DCU(域控制器)转型。


DCU 的目标则瞄准于集成度、安全性和核心计算,和 ACES所强调的不谋而合,其中包括:通过无人驾驶或传感器融合 DCU 实现自动化 (Autonomous Driving); 


通过智能座舱 DCU 可以实现车对车、车对其他一切的通信以及软件的无线升级,即互联化 (Connectivity)和服务化(Services) 


动力系统 DCU 可以实现插电式混合动力系统到全电池电动汽车的电气(Electrification) 蜕变 


DCU 之所以引人注目,还由于它引导汽车供应商将研发资金集中在单个的子系统上,而不是十几个以上的不同子装置。 想要实现如此复杂而强大的 DCU,汽车供应商不再只依赖大多数现有的成品 IC,而更倾向于精心设计的集成化器件。


集成化的DCU看似愿望很美好,但是针对单一DCU的设计复杂性会大大增加,具体包括:


一,易扩展性。由于汽车OEM商都希望以一套平台对应所有不同车型,因此需要强大的可扩展性以应对不同等级类型的汽车,在平台上可随意增减额外配置功能。


二,支持快速设计,验证以及配置。传统汽车几年一升级的路线图针对新能源车已经完全不适合,对于传统车厂来说,也在不断加速升级换代步伐,这给整车厂和Tier1、Tier2都带来了更多压力。


三,需避免任何单一点故障的可能性,并能考虑所有与安全相关的故障情况 


四,能够承受汽车环境的严酷考验。其温度范围从零下覆盖至上百摄氏度,还会不断受到外界噪声和刺激的干扰。尤其是随着未来共享汽车的出现,使用频率和时间都会极度增加,对汽车的总寿命是个严苛挑战。


MPS的应对之道


MPS 为帮助汽车制造商实现其 ACES 目标,除了会考虑给定产品的 “杀手锏”功能, 还会统一产品开发路线和整体芯片生态系统,精心设计产品使其具备更高的安全性,可扩展性和可靠性。 


Allen特别强调,公司业务的多元化对MPS的持续经营带来了极大好处,正是由于其他应用产线的新技术得到市场验证后,也会将其纳入汽车产线,从而实现协同效应。


Allen以MPS即将推出的一款车规级高集成数字升降压转换器为例,使用了MPS第六代的BCD工艺技术,这项技术可以使IC的功率密度高达同类芯片的5倍,布板面积降低了约3/4,可帮助我们的客户节约将近一半的外部元器件,可以使整体客户的设计时间节约30%。同时,采用了数字技术之后,客户只需要更改内部设计,无需更改PCB就可以在一小时之内实现替代。


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图:MPS第六代BCD技术介绍


其中,Allen所指的第六代BCD工艺已开始正式商用,采用55nm制程,12寸晶圆,可实现业界最高的模拟/电源/数字和存储器技术的集成。而对于MPS的数字技术产品,则早已成熟地为英特尔、英伟达、赛灵思等重度计算客户提供。Allen并没有具体介绍MPS的哪些技术被用于车规级,但至少我们可以看到,MPS并不是一家简单的模拟DC/DC转换器供应商。


同时,为了加快客户的安全开发流程,MPS率先采用了“Power Subsystems”概念,即电源子系统设计,它由六种以上不同 IC 组成,各个子系统间能和谐运行,一部分IC是基于MPS 先进工艺技术的传统电源管理产品,旨在提供超高功率密度,另一部分IC则是集成时序控制或电压监控功能的模拟产品。 


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图:围绕ADAS控制与周边模块构造的子系统,除核心的数字处理及传感器外,MPS覆盖了广泛的器件


Allen说道:“MPS其实已经将我们汽车应用产品的范围从我们最擅长的DC/DC电源管理产品拓展到精密模拟的领域。在这种电源子系统中,我们要考虑的不仅仅是每一个IC的典型功能,还要考虑到各个IC以及各个设备之间如何与其他设备协同工作。” 


据悉,目前MPS正在与第三方关键评估机构合作,评估机构会根据行业认可的标准对“子系统”进行验证,这样客户不需要着眼于单个IC,可以完全从MPS这边获得整个子系统的电源方案,进而加快自己的设计周期。


“现在很多客户在设计时,会有厂商提供相应的模块,但是很有可能这些模块在一起工作并不是最优化的场景,但我们在子系统层面,已经帮助客户考虑了诸多的应用场景。”Allen说道。


也正是如此,尽管目前市面上诸多ECU厂商自己也有一些电源管理芯片并与其对应的ECU/DCU配套,但MPS通过子系统方案,至少在配套方面和传统一站式供应商所提供的所差无几。此外Allen也表示:“汽车行业非常看重风险管理,需要有第二选项。另外也不会把鸡蛋放到同一个篮子中,避免厂商的话语权过强。有些客户想要多元化的供应商,有些客户需要最好的产品提升整体系统,这都是MPS的机会所在。整体来讲,尽管有竞争,但新的机会将会不断涌现,我们并不视这些为威胁。”


同时,为了满足可扩展这一重要需求,MPS 的汽车解决方案将目标定位在整个系列而不是单个产品上。例如,在引脚兼容的产品系列中,MPS 可以提供4-6种不同解决方案,这些解决方案都具有相同的封装、引脚输出和规格——区别仅在于输出电流的大小不同。MPS 采取的另一种方法是使用并联解决方案 来提高产品可扩展性。以MPQ4436为例,该产品可以由单路扩展为,双路,3路,4路等供电方案,以支持更广泛的系统要求。


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图:可缩放的MPS4436,满足汽车平台灵活性、可扩展性的要求


从“我芯懂你”到“安全!安全!安全!”再到“卓越汽车”


Allen表示,目前半导体厂商在汽车供应链中的角色发生了重要变化,汽车厂商越来越依赖半导体厂商的先进技术,需要频繁和半导体厂商沟通,以便直接提出功能需求,并要求供应商尽早提供可靠性测试结果。


“我芯懂你”是MPS汽车部门的口号,也正是这一口号,随时激励着MPS团队生产出符合AECS要求的产品。


截至目前,MPS已经交付了近10亿颗的车规产品,在2011年宣布进入车规市场之后,2012就加入了AEC委员会,探讨汽车相关安全规则。MPS车规级产品 DPPM值为0.1PPM,稳居世界顶尖水平。汽车产品品类也在迅速增加,现在有超过500种汽车相关的产品。


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图:MPS广泛的产品布局


如果说“我芯懂你”强调了MPS为客户交付合格产品的口号,那么“安全!安全!安全!”则是MPS崇尚的汽车文化,针对ASIL、ISO26262以及AEC-Q100等安全认证,MPS都有专业的功能安全团队负责。此外包括上述的子系统等产品,MPS也在积极与第三方认证机构合作提前帮助客户完成。


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图:除了AEC-Q100要求之外,MPS为了贯彻“安全!安全!安全!”所额外增加的严苛测试环节


“我们在AEC-Q100之外做的另一件事是,我们在每批货发货前都进行短期可靠性监控。我们对抽样产品进行预处理,进行96次温度循环,48小时高压之后,才进行最终测试,这远远超出了大多数公司的做法。”MPS汽车质量主管,驻AEC代表Richard Oshiro在一次研讨会中,提到了MPS针对AEC-Q100所做的可靠性测试概述。


根据Allen介绍,MPS即将推出名为“MPSafe”等级的产品,增加了ISO26262 FuSa(道路车辆功能安全标准),提供包括安全手册和FMEDA(Failure modes, effects, and diagnostic analysis),使客户可以将产品用在安全等级要求更高的场景中,2011年初,MPSafe的产品和子系统会通过ISO26262标准认证,将广泛满足ADAS领域的要求。


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图:MPS针对不同应用所执行的相应标准


“卓越汽车”则是植根于MPS DNA中的思想,贯彻MPS的始终,从成熟IP应用,到设计流程设计方法,再到生产、封测,每一步都要保证的是更高质量,更快上市以及零缺陷。


注重更好的服务质量


上述事实验证了CFO所讲的更好的产品质量,Allen还阐述了MPS另一大致胜法宝——更高水平的客户服务。


根据Allen介绍,MPS最新建成的底特律汽车产品中心已经开始营业。中心有3700多平方米,其中设有世界先进的测试中心,为底特律当地的客户提供技术支持,认证测试,功能安全支持以及举办技术研讨会。此外包括杭州、德国爱腾海姆都拥有类似的核心EMI测试实验室。加上另外还有待建实验室,四家测试中心可以满足全球各地客户的需求。


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图:底特律汽车产品中心


“我们是全方位地服务于客户,EMI的测试不仅针对自己产品,还会帮助当地客户测试他们的板卡设计,这样客户就可以快速直观地掌握使用MPS芯片之后的EMI效果。”Allen说道。


而关于软件方面,除了MPS提供相应的仿真软件以及仿真模型外,在MPS官网已经上线了“虚拟实验台(Virtual bench)”的应用。在这上面,客户可以轻松地进行仿真,实验不同的元器件的值,可以帮助客户轻松地进行初步的方案设计。同时,官网还提供了与之配套的网络购买途径,用户可以很方便地进行小批量购买测试评估。事实上MPS的电子商务可圈可点,包括了在线电源模块及电机模块的设计与购买。另外,针对MPS的数字电源产品,也可以进行数字化编程以及支持软件GUI的友好界面。


此外,Allen还强调了中国市场的重要性。MPS是为数不多的几家将核心开发应用团队都放到中国的公司,这无疑对其产品定义、决策、销售及支持等方面起到了重要的推进作用。“我们服务对象不光有在中国的跨国企业,还有着大量的本土客户。我们看到本土客户非常有进取精神,做事非常效率,同时对产品的要求也变得更高。比如我们推出的40V产品,客户用到了12V系统上,就是为了有更好的耐受性。同时我们也看到本土客户对功能安全的重视程度与日俱增,和我们有着强烈的合作意愿。这也要求我们不断地提高自身水平,加强本土团队建设,以便更好地服务客户。”Allen说道。


有一点Allen并未提及,相比其他电源管理厂商,MPS是第一个采取“Semi-fabless(半Fabless)”模式的模拟芯片企业,拥有专有制造工艺技术,但同时不会去维护生产线。因此兼具Fabless的灵活性以及IDM掌握核心技术的优势。今年上半年开始,MPS又在与新的代工厂开展合作,以满足不断增长的产品需求,并降低产品生产周期。而这种合作,恰好保证了疫情大环境下供应链的弹性。


总结


汽车的多层级电源系统设计,注定为MPS的DC/DC产品留下了广阔的发展空间。而另外一方面,以DC/DC为核心,不断扩展到精密模拟领域,从单颗IC扩展到子系统,则是MPS得以持续扩张的杀手锏。


面对竞争激烈的汽车市场和更广阔的电源管理市场,正如Michael所说过的“对所有这些巨人来说,MPS就是小菜一碟。(MPS is very small potatoes against all these giants.)”


但就是通过不断地产品的深耕与服务品质的提升,也让MPS在短短20多年间,就成为年营收近10亿美元,市值过百亿美元,10年股价增长18倍的电源芯片公司。


这就是MPS的神奇之处。

关键字:MPS  DC  ECU  DCU 编辑:冀凯 引用地址:http://news.eeworld.com.cn/qcdz/ic517229.html 本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

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