神奇的MPS，汽车业务营收激增60%

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。

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。

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。”

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。

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。

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。 

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。

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。

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。

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。

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。

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。