Industrial Design. zoektocht naar Standaarden voor de selectie van het juiste - Board - Display - Memory toepasbaar in uw applicatie!

Transcriptie

1 Industrial Design zoektocht naar Standaarden voor de selectie van het juiste - Board - Display - Memory toepasbaar in uw applicatie!

2 korte introductie electronica design - met standaard functionele elementen (modulen) - uitgeselecteerd op waardevolle criteria

3 Things Gateways Internet uw industrial design WiFi AccessPoint System Board (module) Display Memory Wireless Cellular Basestation Front-end solution Smart Phone System Back-end solution 3

4 Selecteren van electronica. Opbouw van een design via Chiplevel tot. het inpassen van een Full System is een zaak van make. or buy Buy Make Chiplevel Products Small Modules Big Modules System Components Full Systems 4

5 Development met Standaarden kan ideaal zijn, want... - verkort development tijd / een betere time-to-market - minder resources complex design - approvals / tests zijn al gedaan - minder productie tijd/kosten EMC/EMI - aanwezige 2 nd source - verlaagt voorraad speed mechanics Develop interface form factor certificate Chiplevel Products Small Modules Big Modules System Components Full Systems 5

6 functionele elementen uitgesplits in groepen - Board processing systeem - Display gebruikers interactie - Memory data opslag

7 Hoofdcriteria voor selectie juiste standaard in 3 product groepen Board (module) Display Memory - Afmeting (form factor) / Compatibel - Afmeting - Capaciteit / Form Factor - Functies / performance - Resolutie - Read-Write cycles (duurzaamheid) / snelheid - Power + Temperatuur bereik - Temperatuur bereik - Temperatuur bereik - Interfaces naar Display en Memory - Interface naar Board - Interface naar Board / Fixed or removable - Beschikbaarheid - Beschikbaarheid - Beschikbaarheid 7

8 Selecteren van standaarden Board (module) Als een chip-level design niet haalbaar is, in verband met ontbreken mankracht, kennis complexiteit, hoge kosten korte time to market etc. & een ready-to-run systeem niet beschikbaar is als een standaard oplossing.. advies tot gebruik van form factor standaarden ; Computer On Module (COM) + base board design Single Board Computer (SBC) Mainboard 8

9 board standard Computer On Module (COM) Single Board Computer (SBC) Mainboard Form factor Q7 / SMARC 70 x 70mm 82 x 50mm COM-Express 95 x 95mm (compact) embedded NUC 102 x 102mm 3.5 single board 146 x 102mm ATX / µatx / mitx Functie / performance x86 + ARM (BGA) Low End x86 Core i3 i7 (BGA) Mid High End x86 Core i3 i7 (BGA) Mid High End x86 + ARM (BGA) Low End x86 (socket LGA1151) Mid - High End Power 10W 15W passief gekoeld enkel 5V (of 3.3V) 10W 30W Passief / actief gekoeld enkel 5V 15W 28W passief gekoeld enkel 12V/24V 10W 15W passief gekoeld enkel 5V 10W 150W meestal actief gekoeld (sommige enkel 12V) Temperatuur bereik Industrieel C Industrieel C normaal C C (optioneel) Industrieel C normaal C Interface naar Display (LVDS via base board) (LVDS via base board) HDMI, USB-C HDMI, VGA, LVDS HDMI, VGA, LVDS, DVI, edp Interface naar Memory onboard emmc /µsd slot onboard emmc /µsd slot M.2 slot mpcie or M.2 slot mpcie + M.2 slot Compatibiliteit standaard CONSORTIUM * size & pin compatible Aanbeveling!! * + maak baseboard design * +maak baseboard design * verschillende oplossing (alleen afmeting = standaard) verschillende oplossing, verschillende afmeting 9

10 board standard - Aanbeveling voor 2nd sources / schaalbaarheid : gebruik COM modules van consortium members ook voor best passend design + development eigen base board - Aanbeveling voor kosten effectieve oplossing / small size : 3.5 SBC gebruik SBC embedded standards - Aanbeveling voor kosten effectieve oplossing / full function : ATX, µatx, mitx etc. gebruik (Industrial) PC boards 10

11 Selecteren van standaarden Display Voor selectie van een Display, passend bij de Board keuze (vise versa) advies voor een standaard, gebaseerd op size & interface; TFT displays Small Size TFT displays Mid Size TFT displays Large Size > 17 CMOS TTL parallel interface LVDS interface 2 port LVDS / edp interface 11

12 display standard TFT displays Small Size TFT displays Mid Size Large Size > 17 TFT Size or larger Resolutie 240x320 QVGA portrait gebruik 320x240 QVGA 640x480 VGA 480x272 HVGA 800x480 WVGA 320x240 QVGA 640x480 VGA 800x600 SVGA 800x480 WVGA 640x480 VGA 800x480 WVGA 800x600 SVGA 1024x768 XGA 1024x600 WSVGA 1280x768 (800) WXGA > 1280x1024 SXGA > 1366x 768 HD ready Temperatuur bereik Industrieel C Industrieel C Industrieel C Industrieel C Industrieel C normaal C Interface naar Board TTL / µc interface TTL interface TTL interface LVDS interface LVDS interface LVDS interface 2 channel / edp Availability (sweetspot) standard geen long life garantie w 5.0 w w 7.0 w 7.0 w 10.1 w geen long life garantie Board compatibiliteit (vooral µc design) Q7, SMARC (ARM core) Q7, SMARC (ARM core) Q7, SMARC, COMe 3.5 SBC (ARM core) All boards/modules (x86 and ARM core) All boards/modules (x86 core) FOCUS Aanbeveling!! size/interface 12

13 display standard - Aanbeveling voor 2nd sources / schaalbaarheid : gebruik Standaard sizes (sweetspot in aanbod / glass supply) 4:3 aspect ratio :9 wide screen = ~ zelfde display hoogte - Aanbeveling voor kosten effectieve oplossing : gebruik wide screen displays, vanuit consumer applicaties (hoog volume) maar geadopteerd door Industrie (4.3 en 7.0 hebben beste prijs/size ratio) - Lage resoluties 320x240 etc. zijn niet x86cpu/bios Gebruik hiervoor een ARM core oplossing - Aanbeveling functionaliteit / schaalbaarheid : Gebruik displays met LVDS interface voor alle resoluties 13

14 Selecteren van standaarden Memory een bruikbaar memory (voor data opslag), passend bij het Board, (vise versa) gebruik Flash storage standaarden, gebaseerd op use case ; Flash Cards removable µsd, SD card Cfast, CF card USB stick Small Embedded fixed use msata module M.2 module (large capacity) System fixed use SSD 2.5 drive (SATA, U.2) Add In Card 14

15 memory standard Flash Cards removable Small Embedded fixed use (large) System fixed use Capaciteit / Form factor 4GB 128GB SD, µsd & USB stick 128MB 128GB CFast & CompactFlash 8 GB 1 TB msata MO-300(B)/297 8 GB 1 TB M.2 ( ) 8 GB 2 TB 2 ½ SSD upto 8 TB Add In Card (PCIe) Read-Write cycles 100K SLC, 20K pslc 3K TLC (3D NAND) 100K SLC, 3K MLC 100K SLC, 3K MLC / 3K TLC 3D NAND 100K SLC, 20K pslc 3K TLC on 3D NAND upto 5 PB Write or 5 yr warrantee * upto 40 PB Write or 5 yr warrantee* Speed tot MB/s ~500 MB/s & 100 MB/s ~ 500 MB/s ~ 500 MB/s ~ 500 MB/s (max. 2000MB/s) Temperatuur bereik Interface naar Board Beschikbaarheid / standaard optie Industrieel C SD slot (12MB/s to 1GB/s) µsd slot USB2.0 USB3.0 poort Long life cycle 2D NAND till 2023 optie Industrieel C CFast SATA (6GB/s) CompactFlash PATA Less manufacturers PATA becoming legacy optie Industrieel C PCIe mini card slot maar met SATA interface (6GB/s) Less manufacturers optie Industrieel C M.2 SATA (6GB/s) M.2 PCIe (8GB/s *) * per lane Long life cycle 2D NAND till 2023 optie Industrieel C SSD SATA (6GB/s) U.2 SATA Express (PCIe + SATA) Long life cycle 2D NAND till 2023 zeer snel max MB/s Standard C PCI slot, bijvoorbeeld PCIe x4 (32GB/s) Short life cycle no standard FOCUS Form factor/interface Aanbeveling!! * Reference value Intel data center product 15

16 memory standard - µsd cards zijn ideaal voor kleine product designs, waarbij lees/schrijf snelheid laag mag zijn (12MB/s voor standard tot ~1GB/s voor Express card) - Tendens voor fixed mount data opslag is M.2 (mechanisch) met SATA (6GB/s) of snelle PCIe data interface (bijv. PCI lanes) - Aanbeveling voor kosten effectieve oplossing : fabrikanten introduceren diverse high capacity 3D NAND gebaseerde producten met >30% lagere prijs in vergelijk met 2D planar NAND Prijs-erosie vindt plaats & capaciteit voor 2.5 SSD inmiddels > 1TB! 16

17 Drie voorbeelden / combinaties van geselecteerde functionele elementen

18 Voorbeeld 1 bouw van een klein mobile device - schaalbare performance Q7 module (1) compute module (+OS) - user interface met klein display 4.3 TFT (2) display (with touch) - data opslag µsd card (3) flash memory card for user data - kosten effectief ja, gerelateerd aan aantal / design effort (4) own design of a base board - low power ja - industrial temp ja - time to market 6 maanden? - 2 nd source ja - lage voorraad waarde ja, alleen speciaal ontwikkeld base board (1) (2) (4) base board (3) Chiplevel Products Small Modules Big Modules System Components Full Systems 18

19 Voorbeeld 2 industrial machine controller - schaalbare performance 3.5 Single Board (1) single board - user interface via mid size display 10.1 TFT 1280x800 + PCAP touch + cover glass (2) display (stack with touch) - data opslag M.2 SSD 2242 flash memory module (3) flash disk module for OS + user data - kosten effectief ja, gerelateerd aan aantal - low power ja - industrieel temperatuur bereik ja - time to market snel, gerelateerd aan display stack (PCAP + cover glass bonding) - 2 nd source alleen 3.5 mechanische geometrie - lage voorraad waarde ja (1) (3) (2) Chiplevel Products Small Modules Big Modules System Components Full Systems 19

20 Voorbeeld 3 video surveilance & processing - schaalbare performance µatx of mitx board voor Core i3 - i7 (socket LGA1151) x86 (1) board excl. chassis (e.g. 19 ) - user interface via high res. display > 15.6 TFT (minimum 1280x800 resolutie) (2) display with edp interface - data storage 2.5 SSD of AIC met snelle PCIe interface (3) large/fast memory - kosten effectief ja, gerelateerd aan aantal - low power nee - industrieel temperatuurbereik nee (1) - time to market snel - 2 nd source ja µatx / mitx form factor ( + socketed processor) - lage voorraad waarde ja (3) (2) Chiplevel Products Small Modules Big Modules System Components Full Systems 20

21 bezoek op 7C076 Board Display Memory Patrick Pullens Business Development Manager Phone : patrick.pullens@rutronik.com