Man opnår øget effektivitet og reduceret time-to-market med standardiserede System-on-Modules (SoM), der udgør en fleksibel og skalérbar embedded systemløsning, som er oplagt i moderne applikationer
Artiklen har været bragt i Aktuel Elektronik nr. 4 – 2026 og kan læses herunder uden illustrationer
(læs originaludgaven her)
Af Monika Oesterle, head of Marketing & Communication, Kontron Electronics GmbH
Med den lynhurtige udvikling af flere nye embeddede systemer er behovet for fleksible og skalérbare løsninger blevet mere udtalt. Applikationerne bliver hele tiden mere komplekse, mens udviklingstiderne falder – og kravene til skalérbarheden, energieffektiviteten og en langsigtet levetid til det industrielle marked bare vokser. Samtidigt forventer både OEM’er og designere nye produkter, som kommer hurtigt på markedet med minimale udviklingsrisici. Det øger betydningen af modulære hardwarekoncepter.
Det har ført til udviklingen af OSM-specifikationerne (Open Standard Module) fra Standardization Group for Embedded Technologies (SGET), der er et internationalt konsortium af førende virksomheder inden for den embeddede elektronikindustri. Målet for denne åbne standard er at skabe specifikationer på tværs af producentnavne for System-on-Modules (SoMs), der vil kunne loddes direkte ind i applikationen, hvad der forenkler udviklingsprocessen og reducerer time-to-market betydeligt. Kontron, der er founding member af SGET, er dybt involveret i den løbende udvikling af denne standard.
OSM Standard og Size-S-varianten: Kompakt, holdbar og klar til industriel brug
OSM-standarden specificerer fire modulstørrelsesklasser for SoM-produkterne: Size-0, Size-S, Size-M og Size-L. Size-S-optionen skiller sig ud gennem sine kompakte dimensioner på kun 30mm x 30mm – alligevel med et stort antal pads og op til 332-forbindelser. Det tætte pad-layout gør en lang række interfaces og funktioner mulige inden for et meget lille footprint, hvilket især gavner pladstrange løsninger.
En vigtig egenskab i OSM-standarden er, at modulerne kan loddes direkte på et værtsprint, så man eliminerer behovet for konnektorer. Det letter en fuldautomatisk, maskinbaseret montage og reducerer derved produktionsomkostningerne. Desuden betyder de eliminerede konnektorer en bedre mekanisk stabilitet samt beskyttelse af modulerne mod stød og vibrationer. Foruden den bedre produktpålidelighed betyder udeladelsen af konnektorer en ret betydelig besparelse – både for selve modulet og for det tilhørende baseboard.
Standardisering sikrer investeringen og udviklingen
Introduktionen af en åben og modulær standard giver såvel designere som producenter af embeddede systemer flere fordele. Med uniforme modulstørrelser og pin-assignment samt interfaces reducerer man designfasen, da komplette redesigns er unødvendige selv i komplekse applikationer. Det sparer værdifulde udviklingsressourcer. Takket være de standardiserede specifikationer kan modulerne let integreres på kundespecifikke CPU-boards, hvilket accelererer time-to-market, da færre modifikationer og tests er påkrævet. Muligheden for at lodde moduler direkte på et print letter automatisk montage, mindsker produktionsomkostningerne og øger pålideligheden af de endelige produkter, da potentielle fejlmuligheder fra nu unødvendige konnektorer er elimineret.
Skalérbarheden er endnu en fordel. Takket være de forskellige størrelsesklasser og ydelsesniveauer kan modulerne fleksibelt tilpasses varierende systemkrav uden behov for at ændre hele designet. Desuden er man som OEM eller designer uafhængig af individuelle modulproducenter på grund af de standardiserede interfaces og specifikationer. Det beskytter investeringen i en given systemløsning, da man kan source alternative moduler/fabrikater, og efterfølgende produkter vil forblive kompatible selv med fremtidige processorgenerationer.
Modulære embeddede systemer med SoMs og ARM-teknologi
Den modulære kombination af SoM’er og baseboards giver nye muligheder for embedded systemudvikling med målrettede løsninger til individuelle kundekrav. SoM’er fungerer som de centrale processor-boards med integration af mikroprocessor, memory og strømforsyning, monteret på baseboards med applikationsspecifikke interfaces og funktioner. Den metode sikrer designerne fleksibiliteten til at vælge mellem standardiserede kombinationer af SoM og basismodul for at udstyre kundespecifikke boards med en SoM-løsning. Da komplekse opgaver som processorintegration og memory-design er implementeret fra starten i en SoM-løsning, kan udviklingsopgaven fokusere på de funktionsspecifikke opgaver og periferien. Det forkorter udviklingstiden og letter en hurtig markedsintroduktion af kundespecifikke systemløsninger.
Det er især inden for de industrielle applikationer, at fordelen ved de moderne Arm-baserede SoM-løsninger gør sig gældende. Arm-arkitekturen giver ikke alene skalérbare og energieffektive løsninger, men sikrer desuden den langsigtede tilgængelighed af produkterne, hvilket kan være en afgørende faktor for sikkerhed i investeringen og den overordnede planlægning. Takket være den lette tilpasning af Arm-platformen kan systemer skræddersys præcist til applikationen. Dertil kommer, at den brede support fra udviklingsværktøjer yderligere mindsker designarbejdet og -omkostningerne.
Sikkerhed, produktion og langsigtet industriel levetid
Ud over den tekniske fleksibilitet bliver emner som cybersikkerhed og regulatoriske krav stadigt mere vigtige. Dagens embeddede systemer skal ikke alene være funktionelle, men de skal også være designede til at være sikre og kompatible med de regulatoriske krav. Langsigtede vedligeholdelsesstrategier samt en transparent supply chain spiller en vigtig rolle i denne sammenhæng.
Som full-service elektronikleverandør og founding member af OSM-standarden kombinerer Kontron Electronics de kompakte og højtydende Arm-baserede SoM-moduler med softwareløsninger i form af egne robuste operativsystemer som KontronOS. Dette Linux-baserede OS er specifikt designet til industrielle embeddede- og edge-applikationer, hvad der hjælper kundevirksomheder til at overholde de nye og skærpede krav i EU’s Cyber Resilience Act (CRA). Produktionen af kundespecifikke løsninger bliver udført i Kontrons europæiske fabrikker i byerne, Pécs og Tab, i Ungarn med en løbende optimering af fremstillingsprocesserne og med veldefinerede kvalitetssikringsprogrammer.
OSM-standarder løser flere udfordringer i moderne embedded produktudvikling med kortere udviklingsforløb, færre omkostninger, en højere skalérbarhed samt langsigtet sikkerhed for investeringerne. Med en kombination af standardiserede SoM-moduler, en modulær Arm-arkitektur og CRA-kompatible softwareløsninger – samt en prisoptimal fremstilling – definerer OSM i stigende grad sig selv som standarden for implementering af selv sofistikerede embeddede systemer.
FAKTABOKS:
OSM-Size-S-moduler fra Kontron
Med udgangspunkt i de nævnte krav og fordele tilbyder Kontron Electronics en række OSM-Size-S-moduler til fleksible brugercases:
● OSM-S i.MX93: Indeholder en dual-core Arm Cortex-A55 processor og Cortex-M33 real-time coprocessor i en kompakt (30mm x 30mm) og energieffektiv formfaktor med en høj konnektivitet (to CAN- og to Ethernet-interfaces), som egner sig til industrielle automationsapplikationer.
● OSM-S i.MX8M Plus indeholder en quad-core Arm Cortex-A53-processor med en Neural Processing Unit (NPU) til AI-applikationer samt to GbE LAN-porte med TSN-mulighed til real-time datatransmission i industri 4.0-applikationer.
● OSM-S i.MX8M Mini er baseret på en kompakt og kraftig 1,6GHz quad-core processor med et lavt forbrug samt en række interfaces til krævende embeddede applikationer.
FAKTABOKS SLUT
Billedtekster:
1: Robottestprocedurer for System-on-Modules hos Kontron Electronics GmbH i Frickenhausen, Tyskland.
2: Test af elektronikmontagen med præcis inspektion og funktionstest hos Kontron Electronics Kft. på fabrikken i Ungarn.
3: OSM-standarden definerer fire størrelsesklasser for SoMs: Size-0, Size-S, Size-M og Size-L. Illustration er leveret af SGET for offentliggørelse.
