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20 2024 Elektronik 33 EmbEddEd-SyStEmE ein höheres Designrisiko als bei standardisierten Computeron-Modules OSM adressiert Ultra-Low-Power-Prozessoren Immer mehr Applikationen werden mit Ultra-Low-Power-Prozessoren bis zur 8-Watt-Klasse gebaut die in der Regel allesamt ohne Kühlkörper ausgelegt werden können Das Internet der Dinge und der damit einhergehende Wunsch möglichst alle Devices intelligent zu machen und beispielsweise über Handy-Apps zu managen lässt den Bedarf nach einer einfacheren Integration solcher Applikationsprozessoren drastisch steigen – auch für industrielle Losgrößen für die Computeron-Modules im Kern gemacht sind Generell bieten COMs hierfür einen applikationsfertigen Computing-Core mit allen spezifizierten Schnittstellen in einem fertig validierten Paket inklusive aller Standardtreiber und dem notwendigen OS-Support Das verkürzt die Timeto-Market deutlich und senkt auch immens die NRE-Kosten Non-Recurring Engineering Costs Standardisiert bieten Computeron-Modules zudem alle Vorteile wie Second Source und Skalierbarkeit über Prozessorgenerationen Hersteller und sogar über Architekturen hinweg und sichern damit Langzeitverfügbarkeit und getätigte Investitionen was OEMs eine hohe Designsicherheit bietet Kosten gespart werden kann bei Computeron-Modules auch bei den Platinen denn eine hohe Stromdichte herrscht oft nur unmittelbar beim Prozessor Ist sie erstmal auf dem Carrier-Board verteilt ist weniger Bedarf möglich OSM als Kostenfaktor Steckbare Computeron-Modules sind bei der Verwendung von Ultra-Low-Power-Prozessoren jedoch nicht der effizienteste Weg da sie eine Reihe weiterer Investitionen erfordern welche den Vorteil der geringen Prozessorkosten teils zunichtemachen Die Investitionen beinhalten den Steckverbinder selbst die THT-Bestückung und die Befestigung mit Schrauben und Kontermuttern sowie das Testequipment für die Module Testplätze für steckbare COMs erfordern zudem bei größeren Serienproduktionen regelmäßig einen Austausch des Testboards da die Steckverbinder nur für wenige Steckzyklen spezifiziert sind – in der Regel wenige hundertmal Hinzu kommen aufwendigere Verpackungen mit antistatischen Druckverschlussbeuteln Luftpolsterfolien oder Schaumverpackungen und Kartonagen – oft für jedes Modul einzeln Auch beim RMA-Management Return Merchandise Authorization ist das Handling aufwendig und nutzt die Testplätze ab Insofern loht sich das Konzept steckbarer Computeron-Modules eher für performantere Prozessoren die mehr als rund 70 Euro kosten Hier fallen diese Aufwendungen nicht so stark ins Gewicht da sie pro Modul dann allenfalls fünf bis zehn Prozent ausmachen Bei teureren Prozessoren sogar noch deutlich weniger Andersherum betrachtet braucht es für die günstigeren Ultra-Low-Power-Prozessoren deutlich günstigere Lösungswege um sie als applikationsfertige Module noch bezahlbar auf den Markt bringen zu können Das Designin ist schließlich in der Regel weniger komplex sodass sich Full-Custom-Designs eher lohnen Der eindeutig kostengünstigere Lösungsweg sind auflötbare Computeron-Modules die im Arm-Segment auch Systemon-Modules genannt werden Sie können durchweg automatisiert bestückt getestet und verpackt werden und wenn sie standardisiert sind ist auch das Testequipment für sie standardisierbar für alle Module anwendbar und unterliegt auch keinem Verschleiß In Blistern gelagert versandt und für die SMT-Bestückung bereitgestellt entfällt auch das gesamte aufwendige Verpackungsmanagement und die damit entstehenden Kosten Möglich werden so Module selbst für einfache 32-bit-Prozessoren die nur ein paar Euro kosten Interessant ist auch die Tatsache dass sich die Designentscheidung zwischen Full-Custom-Design sowie Modulund Carrier-Board deutlich verschiebt Bei THTbestückten Modulen ist die Amortisationsgrenze für das fertige Embedded-System oft bei rund 20 000 Stück erschöpft Die weggefallenen Aufwendungen durch SMT-Bestückung sparen jedoch so viel Geld ein dass der Break-Even deutlich steigt und bei rund 200 000 Stück verortet wird Dies sind zwar nur Schätzwerte die je nach Setup auch anders ausfallen können Fest steht jedoch dass mit auflötbaren Computeron-Modules deutlich größere Serienfertigungen adressiert werden können was den Zielmarkt immens vergrößert und damit auch die Nachfrage erhöht Die größere Zielgruppe ermöglicht wiederum ein schnelleres Wachstum des Marktes Diese wiederum ermöglicht günstigere Preise dank besserer Economies of Scale All das wiederum standardisiert und nicht proprietär fördert den Wettbewerb was schlussendlich dem OEM zugutekommt weshalb der proprietäre Markt der lötbaren Computeron-Modules mit dem Launch des OSM-Standards verstärkt unter Druck gerät Sollund Kann-Vorgaben Oft missverstanden wird beim OSM-Standard jedoch die Aussage dass die Spezifikation keine Soll-Vorgaben bei der Pin-Belegung macht Ohne genauere Erklärung führt das nämlich zu der Annahme dass hier freie Wahl gelassen wird Infolge wird dann argumentiert dass es gar keinen Unterschied zwischen proprietären Computeron-Modules und standardisierten gäbe Es sind die Kann-Vorgaben die schlussendlich einen durchaus stringenten Masterplan für die Pin-Belegung bilden Die bis zu 660 Pins des OSM-Formfaktors Large haben eine klar spezifizierte Belegung Was über welchen Pin ausgeführt werden kann ist definiert Sie müssen jedoch nicht belegt werden Das bietet immense Vorteile Infolge sind OSM-Module zu 100 Prozent interoperabel und können auf jedem Carrier bestückt werden der OSMkonform entwickelt wurde Die Kann-Vorgaben machen es dann möglich höchst dedizierte und damit sehr heterogene SoCs allesamt auf Basis eines einzigen Standards anbieten zu können denn mit 600 Pins ist Platz