Cum se găsiţi factorul de formă potrivit pentru Modelele cu Factor de Formă Mic bazate pe COM-uri

25 NOIEMBRIE 2008

Urmaţi Principiul lui Pareto – Principiile economice încă valabile pentru COM-urile de 45nm
După cum se ştie, standardele reprezintă un lucru foarte util. Acestea furnizează un mediu stabil, previzibil şi mai eficient pentru creşterea şi inovarea continuă. Ele stimulează dezvoltarea de noi produse, minimalizând în acelaşi timp efortul de proiectare, costurile şi complexitatea structurii chiar şi într-o lume unde tehnologia de calcul se schimbă continuu. OEM-urile şi dezvoltatorii caută tehnologii pentru computere embedded bazate pe standarde, deoarece acestea oferă o marcă de calitate stabilită de o structură independentă, care să asigure că un produs a fost realizat în concordanţă cu cele mai riguroase specificaţii de calitate. Standardele reduc şi preţurile, prin facilitarea bazei de interoperabilitate între produsele de la diferiţi vânzători, ceea ce încurajează competiţia concentrată. Ca şi micşorarea costurilor, competiţia concentrată accelerează inovaţia pe măsură ce vânzătorii se luptă constant să îmbunătăţească performanţele şi să adauge caracteristici de valoare şi servicii, cum sunt, de exemplu, disponibilitatea pe termen lung sau servicii de design-in. Un alt efect pozitiv al proiectării conform standardelor este acela că încurajează schimbul de experienţă. Pe deasupra, nivelarea know-how-ului şi a investiţiilor existente reduce riscul implicat în planificarea unui proiect. Þinta este o comunitate de vânzători care ridică continuu nivelul de calitate şi eficienţă economică a producţiei.
Astăzi, clienţii din piaţa COM-urilor se bucură de toate aceste avantaje datorită standardelor ETX® şi COM Express™ care domină piaţa. Aceste standarde permit noilor module cu cea mai recentă tehnologie să fie uşor şi eficient implementate folosind dezvoltări hardware deja existente. Beneficiile sunt de asemenea simţite de-a lungul lanţului de valoare adăugată. De exemplu, OEM-urile sunt capabile să producă rapid câteva variante de produse care se bazează în principiu doar pe module COM Express™ diferite. Spre exemplu, numai schimbarea modulului furnizează OEM-urilor o variantă mai puternică a unui produs existent. Acest tip de dezvoltare şi variaţie a produselor eficientă economic este posibilă când OEM-urile îşi bazează proiectele pe standarde bine stabilite.
O altă influenţă majoră pe actuala piaţă a COM-urilor este recenta lansare a procesorului de 45nm cu consum redus de putere şi spaţiu. Aceasta a pus în mişcare un curent important spre COM-uri şi mai mici. Deşi dimensiunea modulelor scade, nu există nici o nevoie de a schimba pinii de ieşire sau conectorii de interfaţă de pe COM. De aceea este surprinzător de văzut cum, aşa-numite “standarde” COM, răsar peste tot în lume. Efectul este confuzia în alegerea factorului de formă potrivit pentru viitor. O regulă simplă – Principiul lui Pareto – îi poate ajuta pe manageri să ia decizia corectă. Principiul lui Pareto arată de asemenea de ce COM Express™ este încă standardul valid.

80% din piaţă este servită de 20% din aşa-zisele standarde
Un mediu de piaţă stabil şi sănătos tinde să urmeze principiul lui Pareto (regula 80:20). Pentru COM-uri aceasta înseamnă că aproximativ 20% din factorii de formă disponibili pentru COM-uri se bucură de 80% din cota de piaţă. Acest scenariu permite actorilor de pe piaţă să beneficieze pe deplin de avantajele de mai sus. Un număr mai mare de standarde mai mici fac pieţele relativ instabile. Aceasta s-a adeverit din primele zile ale pieţei COM-urilor, chiar şi înainte ca factorul de formă ETX® să devină factorul de formă principal printre diferiţii competitori cu pini de ieşire uşor diferiţi. Numărul mare de factori de formă concurenţi a blocat efectele benefice care derivă din competiţia concentrată într-un mediu cu standard unic. De atunci, piaţa a fost foarte stabilă. Un număr mic de factori de formă standard, cei mai notabili fiind ETX® şi COM Express™, deţin cota de piaţă aproape optimă (în jur de 70%). Acesta este un exemplu perfect al principiului lui Pareto în acţiune, furnizând beneficii maxime pentru clienţii care proiectează cu aceste standarde bine-stabilite. Totuşi, tendinţa recentă către COM-uri şi mai mici a condus la apariţia unor factori de formă noi care concurează din nou unul împotriva celuilalt.

Tehnologia de 45nm
Aceasta tendinţă se datorează apariţiei procesoarelor de 45nm şi a tehnologiei Intel® Atom™. 45nm se referă la lăţimea canalelor de pe chip. Ca regulă generală, mai puţini nanometri reprezintă consum de putere mai mic şi o căldură disipată scăzută combinată cu o frecvenţă de lucru posibil mai ridicată. Astfel, rezultatul final este o performanţă sporită. Toate acestea pe un COM de suprafaţă ocupată mai mică. Procesorul Intel® Atom™ (13 mm x 14 mm) şi Intel® System Controller Hub (22 mm x 22 mm) US15W, de exemplu, au TDP de mai puţin de 5 W. Comparat cu alte procesoare cu consum mic, noul chipset necesită numai o fracţiune din dimensiune şi energie.
Şi mai important este faptul că acesta permite dezvoltarea unor COM-uri extrem de mici şi eficiente energetic, care oferă toate caracteristicile standard de interfaţare cunoscute de la COM Express™ cum sunt: Gigabit Ethernet, SATA, USB şi PCI Express pe o suprafaţă redusă a COM-ului.
Pentru OEM-uri aceasta echivalează cu structuri mai mici, mai convenabile şi cu consum energetic mai redus. O situaţie similară este stabilită de noile CPU-uri Intel® Core™2 Duo de 45nm împreună cu noile chipset-uri GS45. Intel® a lansat o versiune specială SFF, care este de mare interes pentru aplicaţiile embedded. În încapsularea cu SFF, CPU-ul a fost micşorat de la 35 mm x 35 mm, la numai 22 mm x 22 mm. Beneficiile rezultate din eliberarea spaţiului sunt şi mai dramatice când încapsularea este combinată cu southbridge-ul ICH9M care a fost redus de la 31 mm x 31 mm, la numai 16 mm x 16 mm (de la 961 mm² la 256 mm²). În acelaşi timp, au fost integrate mai multe caracteristici: DirectX® 10, mai mult L2 Cache şi TPM 1.2 sunt câteva dintre acestea. Atât CPU-urile Intel® Atom™, cât şi Intel® Core™2 Duo au o nouă modalitate de alimentare, care opreşte inteligent memoriile cache când nu este nevoie de acestea, pentru a economisi energie. Interfeţele rămân în principiu aceleaşi. În timp ce SFF Intel® Core™2 Duo permite furnizorilor să includă şi mai multe funcţionalităţi pe modulul COM Express™ de bază, dezvoltările pentru Intel® Atom™ au condus la apariţia unor noi COM-uri cu Factor de Formă Mic, care diferă de standardul stabilit de COM Express™, prin folosirea unor pini de ieşire complet diferiţi sau a unui nou conector.

Cea mai bună strategie de supravieţuire
Cea mai bună strategie de supravieţuire pentru manageri, în ultimă instanţă, este să continue să investească în standarde confirmate, care oferă cea mai bună siguranţă pentru investiţiile pe termen lung; sunt multe argumente pentru a ne gândi că modulele COM Express™ vor continua să ofere alegerea cea mai bună şi pentru Intel® Atom™ cu tehnologia de 45nm. Toţi producătorii importanţi de COM-uri din ziua de azi oferă module COM Express™. Un procentaj CAGR de peste 20% arată că un număr mare de companii continuă să investească în COM Express™, şi există destul potenţial pentru creşterea în continuare. Un motiv important pentru acest potenţial de creştere uluitor este acela că un modul COM Express™, cu poziţionarea sa uniformă şi inteligentă a conectorilor pentru plăcile purtătoare, permite un cale dinamică pentru proiectarea de soluţii din ce în ce mai mici cu COM-uri cum sunt, de exemplu, factorii de formă microETXexpress®-SP şi nanoETXexpress®-SP pe bază de COM Express™, care oferă valori excepţionale pentru performanţă/watt, mulţumită tehnologiei pe 45nm. Avantajul major al COM Express™ este poziţionarea conectorilor, care sunt în aceeaşi locaţie pe fiecare modul COM Express™. Acest lucru asigură o scalabilitate uşoară şi eficientă economic a sistemului, prin asigurarea bazei de interschimbare între module COM Express™ de diferite mărimi. Astfel, nu este nici o surpriză că răspunsul sunt factorii de formă pentru module cu conectori şi pini de ieşire bazaţi pe COM Express™. Din punct de vedere tehnic şi economic, aceştia sunt alegerea cea mai bună: tehnic, standardizarea PICMG® asigură o tehnologie matură de ultimă generaţie; economic, clienţii beneficiază de toate avantajele menţionate anterior prin folosirea unui standard comun. Nu există nici un motiv pentru alegerea unui COM cu un alt tip de conector, când există deja un standard de conector stabilit, care oferă actorilor de pe piaţă toate beneficiile principiului 80:20 al lui Pareto. Pe deasupra, tehnologia Atom™ are multe avantaje şi poate cuceri multe pieţe, iar interfeţele nu s-au schimbat în principiu.

Calea către configuraţii de mici dimensiuni
Standardul COM Express™ specifică factorii de formă de bază (95 mm x 125 mm) şi extins (155 mm x 110 mm). Este luată în considerare adăugarea a două dimensiuni mai mici pentru standardul COM Express™ – dimensiunea compactă – micro ETXexpress (95 mm x 95 mm) şi dimensiunea card-ului de credit – nanoETXexpress (84 mm x 55 mm). Advantech, Kontron, MSC şi Adlink oferă deja COM-uri de aceste mărimi. Kontron a fost de asemenea prima companie care a oferit un COM nanoETXexpress – acesta fiind nanoETXexpress-SP. Astfel, aplicaţii care necesită PCIe, USB 2.0, SATA, GbE, GPIO/SDIO etc. au cale liberă pentru reducerea dimensiunii în concordanţă cu specificaţiile stabilite de PICMG®.
Din moment ce aceste module sunt 100% compatibile COM Express™ în termeni de poziţie şi dispunere a pinilor de ieşire, proiectanţii sunt capabili să-şi utilizeze întreaga experienţă COM Express™, căutând să obţină cel mai rapid timp de lansare pe piaţă, fără alte riscuri de proiectare. Acesta este un avantaj major al COM Express™ care permite vânzătorilor să cucerească noi pieţe extrem de rapid cu unul dintre cele mai larg acceptate standarde, aflat pe primele locuri în lume.
Se pare că, deşi condiţiile iniţiale din piaţa în extindere a COM-urilor cu SFF sunt diferite în comparaţie cu fazele iniţiale ale pieţei ETX®, există deja un standard stabilit cu o cotă de piaţă mare din totalul pieţei COM. Acest lucru permite proiectanţilor să beneficieze de toate realizările bune din trecut. Ca rezultat, piaţa pentru SFF are o şansă importantă de a atinge distribuţia ideală Pareto 80:20, cu soluţiile pe bază de COM Express™, ca unul dintre standardele majore. În plus, în comparaţie cu conectorii competitivi folosiţi în alte structuri COM SFF, conectorul COM Express™ este mult mai promiţător. Din moment ce are mai puţină atenuare electronică, permite trasee mai lungi în placa purtătoare. Acest lucru este important, deoarece trend-urile “green IT” vor reduce lungimile de trasee posibile pe termen lung. În plus, oferă o rezistenţă mai mare la şoc şi vibraţii, dar şi un avantaj clar când vine vorba de EMC. Este foarte utilă folosirea unor structuri COM cu conectori COM Express™ deoarece aceştia oferă cel mai lung ciclu de viaţă.

ETX® este sigur
Cu apariţia noilor COM-uri SFF bazate pe specificaţiile COM Express™, ce se va întâmpla cu standardul ETX®? Din moment ce ETX® este un standard clar, în concordanţă cu principiul 80:20 al lui Pareto, proiectele bine-stabilite vor continua să folosească ETX®. Susţinerea standardului este la fel de puternică, cum o demonstrează noul COM ETX®-DC care se bazează pe cel mai recent procesor pe 45nm Intel® Atom™ N270, pentru a atinge un echilibru optim între performanţa excelentă şi disiparea foarte scăzută de putere: cu 2,5W TDP pentru procesor, 6W TDP pentru chipset-ul Intel® 945GSE şi 1,5W TDP pentru Intel® 82801GBM (ICH7-M) I/O Controller Hub, Kontron ETX®-DC Computer-on-Module necesită un TDP de maximum 12-15W, făcând-ul perfect pentru controlul POS şi industrial, ca şi pentru utilizarea în medii dure care necesită răcire pasivă şi izolarea perfectă a încapsulării. Noul modul va face de asemenea uşoară implementarea aplicaţiilor cu cerinţe ridicate MTBF şi/sau EMC. Gama completă de interfeţe standard ETX® 3.0, continuarea suportului ISA, suportul grafic integrat SVDO şi opţional un modul on-board TPM 1.2 (Trusted Platform Module), pentru îmbunătăţirea securizării datelor, sunt montate pe o suprafaţă de numai 95 mm x 114 mm. ETX®-DC aduce cea mai recentă tehnologie de 45nm pe standardul bine-cunoscut ETX®.

Principiul lui Pareto pentru outsourcing-ul modelului plăcii purtătoare
Pentru cea mai rapidă şi de încredere integrare a sistemelor, OEM-urile pot de asemenea să aplice Principiul lui Pareto asupra structurii plăcilor purtătoare. Pentru a obţine beneficii financiare maxime din implementarea unei structuri bazate pe un COM, pentru aproximativ 80% din modulele de plăci purtătoare merită să se ia în calcul un vânzător care poate să dezvolte şi să producă placa purtătoare şi să o furnizeze împreună cu COM-ul aferent, ca o unitate singulară, testată şi validată. Avantajul pentru OEM-uri este evident: se pot concentra pe afacerile de bază, având siguranţă maximă cu privire la atingerea propriilor obiective. Aceasta deoarece majoritatea interfeţelor necesare sunt mai mult sau mai puţin aceleaşi pentru fiecare aplicaţie. Singura diferenţă majoră este numărul de interfeţe şi poziţia lor pe placa purtătoare. Astfel, pentru 80% din piaţă, competenţă de bază poate fi oferită de distribuitorii care dezvoltă computere embedded. Numai pentru restul de 20% din clienţi are mai mult sens optarea pentru o structură de placă purtătoare particulară (de exemplu, când se implementează un servo motor pe placa purtătoare). Totuşi, când vine vorba de majoritatea de 80%, companiile precum Kontron oferă servicii complete de proiectare, chiar şi pentru cerinţe specifice de aplicaţii în diferite pieţe cum sunt: automatizare, divertisment, jocuri, telecomunicaţii, industria medicală, echipamente de testare şi măsurare, transport şi POS/POI.
Un bun exemplu al beneficiilor din outsourcing-ul modelelor de plăci purtătoare este lanţul belgian de super-market-uri, Colruyt, care şi-a modificat recent casele de marcat cu un sistem nou, de ultimă generaţie bazat pe COM-uri cu plăci purtătoare particularizate. Unul dintre criteriile de bază pentru Colruyt a fost flexibilitatea. Kontron a lucrat îndeaproape cu departamentul IT al Colruyt pentru a asigura un sistem POS cu o configuraţie hardware simplă pe placa purtătoare, care permite ca ecrane TFT de la trei producători diferiţi să poată fi conectate la un singur terminal, furnizând Colruyt o mare flexibilitate în alegerea ecranelor. Schimbarea este de asemenea uşoară. Aceasta poate fi realizată printr-un schimb de hardware manual simplu, fără a necesita folosirea de BIOS sau de software. Altă cerinţă importantă pentru Colruyt a fost ca sistemul să fie adaptabil la diferite medii. Astfel, plăcile purtătoare sunt echipate cu numeroase interfeţe COM seriale pentru conectarea diferitelor dispozitive în magazine diverse, fără să fie nevoie de alte adaptări. Sistemul este proiectat de asemenea pentru a suporta aplicaţii viitoare: în plus faţă de o conexiune Ethernet de 10/100Mbiţi, placa purtătoare furnizează nouă interfeţe seriale şi 4 interfeţe USB pentru o flexibilitate maximă a aplicaţiilor.
Know-how-ul Kontron în proiectarea de plăci purtătoare a asigurat o implementare rapidă a proiectului. Specificaţiile şi diagramele de circuit au fost trasate în numai şase săptămâni, iar prototipul a fost realizat după încă 2 săptămâni. Producţia de serie va conduce la instalarea a 8000 de sisteme în primăvara lui 2009.
www.kontron.com

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre