Formfaktor für COMs Kurs auf SMARC 2.0

Der SMARC 2.0-Standard wurde von der Standardization Group for embedded Technologies (SGeT) erarbeitet, in der fast alle etablierten Hersteller von COMs (Computer on Module) und SOMs (System on Module) vertreten sind. Entsprechend groß war bereits kurz nach der Veröffentlichung das Angebot an Komponenten nach der neuen Revision des Standards: Viele Hersteller hatten parallel an ihren eigenen Modul- und Carrier-Entwicklungen gearbeitet. In der SGeT-Workgroup waren sich die beteiligten Hersteller einig gewesen, dass gegenüber dem bisherigen SMARC 1.1 viele ältere Signale wegfallen sollten, um Platz für neue, moderne und leistungsfähige Schnittstellen zu machen.

Die Abwärtskompatibilität von SMARC 2.0 zu SMARC 1.1 ist dabei zwar nur mit Abstrichen gegeben, doch kommt es zu keinerlei Beschädigungen, wenn ein neues Modul auf einem alten Trägerboard oder ein altes Modul auf einem neuen Träger betrieben wird. Außerdem wurde eine durchgehende Tauglichkeit des Standards für ARM/RISC- sowie für x86-Prozessoren erreicht, was in dieser Breite und Qualität kein anderer offener Modulstandard bieten kann.

Der MXM-3 Steckverbinder, den SMARC von Anfang an verwendet hat, bietet mit seinen 314 Anschlüssen Platz für alle erforderlichen Embedded-Signale für die vielfältigen Anwendungen der Industrie. Er verfügt darüber hinaus über eine größere Zahl reservierter Pins, die künftig verwendet werden können, um weitere Schnittstellen zu ergänzen. Mit dieser Erweiterung ist sichergestellt, dass der Standard aufwärtskompatibel verbessert werden kann. Die getätigten Investitionen in den aktuellen SMARC-Modulstandard werden so nicht durch weitere Revisionen des Standards zunichtegemacht.

Raum für Erweiterungen

Zudem bietet der SMARC-Standard zwei verschiedene Modulgrößen, 82 x 50 mm und 82 x 80 mm, womit die Hersteller von Prozessormodulen viel Spielraum für Kosten-/Nutzen-Abwägungen bei der Ausgestaltung ihrer Modulprodukte erhalten. Der kleine Formfaktor bietet ausreichend Platz für ein Single-Chip-SoC (System-on-Chip) wie Intel Atom oder NXP i.MX6, das lediglich noch einige DRAM-Chips und eventuell einen Flash-Baustein benötigt. Sollen weitere periphere Funktionen abgedeckt oder CPUs mit größerem Platzbedarf berücksichtigt werden, kann man auf das größere Format ausweichen. Carrierboards lassen sich zur Aufnahme beider Formate auslegen.

Kompatibel im industriellen Temperaturbereich

Das erste SMARC 2.0-Modul von MSC mit einem Intel-Atom-Prozessor E3900 wurde im Format 82 x 80 mm realisiert. Das Modul MSC SM2F-AL unterstützt die Quad-Core CPUs E3950 und E3940 sowie den Dual-Core Typ E3930 über den vollen industriellen Temperaturbereich, aber auch die Quad-Core CPU Pentium J4205 und die Dual-Core CPU Celeron N3350 für Standardtemperaturen.

Gegenüber der Bay Trail genannten E3800-Generation erreichen diese neuen Prozessoren eine verbesserte Rechenleistung und eine gesteigerte Grafik- und Videoleistung ohne, dass sich die Stromaufnahme dadurch deutlich verändert. Das ist zurückzuführen auf die integrierte Intel HD Graphics der 9. Generation mit bis zu 18 Funktionseinheiten, die unter anderem DirectX 12.0, OpenGL 4.3 und OpenCL 2.0 unterstützt. Erstmalig ermöglichen die Atom-CPUs auch eine 4k-Auflösung der Grafikschnittstellen, von denen bis zu drei gleichzeitig unabhängige Bilder darstellen können. Das Modul lässt sich mit bis zu 8 GB DDR3L DRAM bestücken. Im Extremfall sind mit Dual-Die-Speicherchips auch bis zu 16 GB möglich. Daneben können optional bis zu 64 GB eMMC Flash bestückt werden und gleichzeitig oder alternativ bis zu 64 GB SATA SSD Flash. Die Atom-CPUs unterstützen Error Check and Correct (ECC) und arbeiten dennoch weiterhin im Dual-Memory-Channel Mode.

Zukunftssicherer Standard

Neben der fast üblichen Bestückung mit DRAM und optionalem Flash-Speicher lässt sich das Modul auch noch mit einem aufgelöteten WLAN-, Bluetooth- und NFC-Modul mit Antenne ausstatten. Damit eignet es sich auch für IoT-Anwendungen.

Ein zweites SMARC-2.0-Modul mit Intel Atom E3900 ist bei MSC in Bemusterung. Es kommt im kleineren Format 82 x 50 mm und verfügt über eine deutlich magerere Ausstattung. Dadurch kann es für weniger anspruchsvolle Anwendungen mit einem kleineren Budget verwendet werden.

MSC sieht den SMARC-2.0-Modulstandard als zukunftssicheren Standard für Embedded-Module in kleinen Formfaktoren an. Auf das erste SMARC-2.0-Modul auf Basis des NXP i.MX6 folgen nun zwei atomgetriebene Module, die die ganze Bandbreite dieser CPU-Familie von Intel abdecken. Sie stellen dem Anwender damit eine extrem große Vielfalt an pin- und funktionskompatiblen Modulen auf Basis der populären Low-Power-x86-Architektur zur Verfügung.