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工程師說 | 自制硬件還是外購SOM和SBC系統(tǒng)方案?如何選擇才能加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)周期

2023/09/15
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Frank Urbe,Senior Manager, SST EMEA

使用模組系統(tǒng)(SOM)或單板計(jì)算機(jī)(SBC)的主要好處是可以充分利用您有限的研發(fā)資源,基于現(xiàn)成的SOM和SBC搭建快速響應(yīng)的解決方案。詳細(xì)了解即用型SOM和SBC的優(yōu)勢,以了解這些優(yōu)勢如何幫助您加快開發(fā)周期。

近年來,自制或外購、快速上市、可擴(kuò)展性和成本優(yōu)化等術(shù)語是客戶經(jīng)常探討的話題??蛻粼谔峒斑@些詞匯時(shí),通常是在談?wù)摶蚩紤]“計(jì)算機(jī)模塊的購買方案”。在深入了解這些詳細(xì)信息之前,我們可以先了解一些定義

定義

單板計(jì)算機(jī)(Single Board Computer,SBC)是構(gòu)建在單個(gè)印刷電路板上的完整計(jì)算機(jī),包含時(shí)鐘、微處理器、RAM、閃存、以太網(wǎng)和I/O控制器。

模組計(jì)算機(jī)(Computer-On-Module,COM)又稱“模組系統(tǒng)”(System-On-Module,SOM),通常沒有可以直接連接外圍設(shè)備的I/O插座。必須將它們插入主板(通常稱為擴(kuò)展板或基板)中,才能形成連接外部的I/O路徑。

使用SBS或SOM這種方式非常普遍,因?yàn)檫@樣可以讓終端客戶(例如,POS、工廠自動(dòng)化、醫(yī)療)專注于發(fā)揮自身的核心競爭力,例如:

● 定制專門的I/O的基板

●?設(shè)計(jì)擴(kuò)展卡(例如,基板上M.2外形尺寸)

●?優(yōu)化個(gè)性化應(yīng)用軟件

外形尺寸

說起來容易,但是決定成敗的往往是細(xì)節(jié)。雖然SBC由應(yīng)用程序本身驅(qū)動(dòng),但客戶會根據(jù)所選配件SOM的要求制定解決方案,而SOM在幾種情況下其外形會有所不同。本節(jié)將簡要介紹一些縮略詞和主要外形尺寸。

主要的外形尺寸由SGET定義。SGET主要關(guān)注的是Arm架構(gòu),因此我們正在仔細(xì)研究SGET的舉措。

SGET(嵌入式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織)

嵌入式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化組織(簡稱SGET)是一個(gè)由公司和組織組成的國際非營利性協(xié)會,旨在共同開發(fā)嵌入式計(jì)算機(jī)技術(shù)的獨(dú)立規(guī)范。SGET e.V.是根據(jù)德國法律成立的注冊技術(shù)、科學(xué)和教育協(xié)會。其目的是提供一個(gè)平臺來定義和推廣嵌入式技術(shù)的行業(yè)公開標(biāo)準(zhǔn)

SGET目標(biāo):

●?提供一個(gè)平臺,推廣低成本、高性能嵌入式技術(shù)的行業(yè)規(guī)范

●?真正面向全球,而不僅限于歐洲

●?定義市場行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),擯棄官僚主義

●?所有規(guī)范均可無限制地免費(fèi)訪問和下載

●?覆蓋面廣的開放型組織

●?嵌入式技術(shù)(硬件、軟件、系統(tǒng)、接口、機(jī)制等)的獨(dú)立規(guī)范/工作組

從2021年起,瑞薩電子一直是SGET e.V.的成員。很重要的一點(diǎn)是,瑞薩電子和SGET共享我們在MPU設(shè)計(jì)方面的經(jīng)驗(yàn)以及如何從現(xiàn)場獲得所需反饋意見的經(jīng)驗(yàn)。

SGET成員https://sget.org/about-sget/members/

SGET行業(yè)公開標(biāo)準(zhǔn)?https://sget.org/standards/

SMARC“智能移動(dòng)架構(gòu)”

SMARC?(“智能移動(dòng)架構(gòu)”)是一款多功能小型計(jì)算機(jī)模塊,適用于需要低功耗、低成本和高性能的應(yīng)用場景。

該模塊使用的Arm SOC通常與許多常用設(shè)備(如平板電腦智能手機(jī))中使用的Arm SOC相似或者相同。

該模塊目前有兩種尺寸:

82mm×50mm和82mm×80mm。

●?模塊PCB有14個(gè)金手指引腳,引腳間距為0.5mm,采用可插拔的連接器接口

●?第三種規(guī)格也正在討論中

最新的規(guī)格是2.1,且目前SGET正在開發(fā)一種更小的新外形尺寸。

圖1:對比全尺寸和半尺寸SMARC模塊

OSM(Open Standard Modules?)

Open Standard Modules?的全部理念都是為小尺寸、低成本嵌入式計(jì)算機(jī)模塊創(chuàng)建一套面向未來的多元化

全新標(biāo)準(zhǔn),使其具備以下關(guān)鍵特征:

●?焊接、組裝和測試過程中的工作完全可由機(jī)器處理

●?具備各種可能的PCB封裝形式,可直接焊接,無需連接器

●?預(yù)定義的軟接口和硬件接口

●?軟硬件開放源碼

Open Standard Module?(OSM)規(guī)格可用于為最流行的MCU32、Arm甚至X86架構(gòu)的開發(fā)、生產(chǎn)和分布式嵌入式模塊。面對越來越豐富的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景,該標(biāo)準(zhǔn)有助于客戶利用模塊化嵌入式計(jì)算的優(yōu)勢,滿足其在成本、空間和接口方面越來越高的要求。該標(biāo)準(zhǔn)還支持不同的外形尺寸(例如SMARC和專屬外形尺寸),并幫助開發(fā)人員輕松擴(kuò)展其開發(fā)規(guī)模。

圖2:基于OSM標(biāo)準(zhǔn)的外形尺寸變化

專屬外形尺寸

客戶所用的大多數(shù)模塊仍然采用專屬的外形尺寸。甚至OEM客戶也在自己開發(fā)和生產(chǎn)計(jì)算機(jī)模塊,目的是將硬件處理單元與應(yīng)用程序分開,并將開發(fā)團(tuán)隊(duì)分成兩個(gè)不同的工作組。專屬解決方案可讓客戶更加專注于專用的SOC但不錯(cuò)失SOC的任何功能,或者專注于產(chǎn)品特性,通過應(yīng)用或聚焦一個(gè)主要功能特點(diǎn)是常見的實(shí)現(xiàn)手段,比如縮小尺寸)。

為客戶帶來的好處

使用SOM或SBC的主要好處是不依賴于客戶自身現(xiàn)有的資源和專有知識??蛻舨少廠OM或SBC時(shí),不需要具備MPU設(shè)計(jì)知識,因?yàn)樵撊蝿?wù)已經(jīng)外包給MPU專家??焖倩ミB、高速信號連接和配套芯片選型方面的難題迎刃而解。

瑞薩電子提供兩項(xiàng)合作伙伴計(jì)劃來支持您的產(chǎn)品開發(fā)?!癛Z合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)計(jì)劃”提供基于RZ MPU的即用型合作伙伴解決方案,助力您加快電路板的開發(fā)。另一方面,“首選合作伙伴計(jì)劃”是一個(gè)圍繞硬件打造的合作伙伴計(jì)劃:由我們的合作伙伴提供基于瑞薩RZ系列MPU以及瑞薩模擬器件、傳感器和連接技術(shù)的即用型硬件解決方案(包括BSP)。借助這兩項(xiàng)合作伙伴計(jì)劃,客戶就可以減少在硬件方面的工作,將更多精力放在“如何讓產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)差異化”上面。兩項(xiàng)合作伙伴計(jì)劃都可以面向消費(fèi)解決方案以及各種工業(yè)應(yīng)用場景(包括醫(yī)療設(shè)備在內(nèi))提供解決方案和硬件。

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瑞薩電子

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(RENESAS)于2003年4月1日—由日立制作所半導(dǎo)體部門和三菱電機(jī)半導(dǎo)體部門合并成立。RENESAS結(jié)合了日立與三菱在半導(dǎo)體領(lǐng)域方面的先進(jìn)技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn),是無線網(wǎng)絡(luò)、汽車、消費(fèi)與工業(yè)市場設(shè)計(jì)制造嵌入式半導(dǎo)體的全球領(lǐng)先供應(yīng)商。創(chuàng)立日期2003年4月1日公司法人董事長&CEO伊藤達(dá)業(yè)務(wù)范圍單片機(jī)邏輯模擬等的系統(tǒng)LSI、分立半導(dǎo)體元件、SRAM等的存儲器開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷售、服務(wù)的提供。集團(tuán)成員44家公司(日本20家,日本以外24家)年度銷售額2006財(cái)年(截止至2007年3月):9526億日元(約83億美元)從業(yè)人員:26000人(全世界20個(gè)國家、43家公司)瑞薩科技是世界十大半導(dǎo)體芯片供應(yīng)商之一,在很多諸如移動(dòng)通信、汽車電子和PC/AV 等領(lǐng)域獲得了全球最高市場份額。瑞薩集成電路設(shè)計(jì)(北京)有限公司蘇州分公司(RDB-SU)是瑞薩科技全資子公司,2004年1月成立以來,現(xiàn)已擁有150多名優(yōu)秀工程師,承擔(dān)著家電和汽車電子領(lǐng)域MCU的一系列設(shè)計(jì)工作,并在2006年4月開始開發(fā)面向中國市場的MCU。

(RENESAS)于2003年4月1日—由日立制作所半導(dǎo)體部門和三菱電機(jī)半導(dǎo)體部門合并成立。RENESAS結(jié)合了日立與三菱在半導(dǎo)體領(lǐng)域方面的先進(jìn)技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn),是無線網(wǎng)絡(luò)、汽車、消費(fèi)與工業(yè)市場設(shè)計(jì)制造嵌入式半導(dǎo)體的全球領(lǐng)先供應(yīng)商。創(chuàng)立日期2003年4月1日公司法人董事長&CEO伊藤達(dá)業(yè)務(wù)范圍單片機(jī)邏輯模擬等的系統(tǒng)LSI、分立半導(dǎo)體元件、SRAM等的存儲器開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造、銷售、服務(wù)的提供。集團(tuán)成員44家公司(日本20家,日本以外24家)年度銷售額2006財(cái)年(截止至2007年3月):9526億日元(約83億美元)從業(yè)人員:26000人(全世界20個(gè)國家、43家公司)瑞薩科技是世界十大半導(dǎo)體芯片供應(yīng)商之一,在很多諸如移動(dòng)通信、汽車電子和PC/AV 等領(lǐng)域獲得了全球最高市場份額。瑞薩集成電路設(shè)計(jì)(北京)有限公司蘇州分公司(RDB-SU)是瑞薩科技全資子公司,2004年1月成立以來,現(xiàn)已擁有150多名優(yōu)秀工程師,承擔(dān)著家電和汽車電子領(lǐng)域MCU的一系列設(shè)計(jì)工作,并在2006年4月開始開發(fā)面向中國市場的MCU。收起

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瑞薩電子提供創(chuàng)新嵌入式設(shè)計(jì)和完整半導(dǎo)體解決方案。作為專業(yè)微控制器供應(yīng)商、模擬功率器件和SoC產(chǎn)品領(lǐng)導(dǎo)者,瑞薩電子為汽車、工業(yè)、家居、辦公自動(dòng)化、信息通信等應(yīng)用提供綜合解決方案。詳見瑞薩官網(wǎng)。我們將與您分享近期產(chǎn)品技術(shù)資訊和新聞動(dòng)態(tài)。