Computermodule »Eigene Modulbauform war ein Fehler«

Computermodul-Fertigung bei TQ Systems

TQ Systems betrachtet die Einführung der eigenen Modulbauform UTX im Nachhinein als Fehler und bekennt sich im x86-Bereich zu anerkannten Standards. Bei non-x86-Prozessoren sieht TQ dagegen gute Gründe für proprietäre Realisierungen.

Mit der Einführung von BGA-Gehäusen, den hohen Taktfrequenzen der Prozessorbusse und den damit verbundenen Anforderungen an das Design der Leiterplatte begann vor rund zehn Jahren der Siegeszug der Computermodule. Computermodule vereinen Prozessor, Chipsatz, Arbeitsspeicher und ggf. einige Peripheriebausteine auf einer kompakten Leiterplatte, die wegen der hohen Dichte von Bauteilen und Verbindungen 12 Lagen haben kann. Nicht nur bezüglich der Materialkosten, auch hinsichtlich der Entwicklung erfordert ein solches Modul viel Aufwand und Erfahrung.

In diesen Markt stieg auch TQ mit seiner Tochter TQ Components ein, die u.a. Panel-PCs für industrielle Anwendungen herstellt. Allerdings verzichtete TQ darauf, auf das damals weit verbreitete ETX-Format zu setzen und ersann stattdessen sein eigenes UTX-Bauformat. »Das war ein Fehler«, sagt Marketing-Leiter Wolfgang Heinz-Fischer im Rückblick. Denn die x86-Welt sei eine von Standards geprägte Welt: Bei den Prozessoren hat der Kunde die Wahl zwischen Intel, AMD und VIA; bei den Formfaktoren existieren mehrere offizielle Standards der PICMG (COM Express, CompactPCI, MicroTCA...) sowie weitere von mehreren Firmen unterstützte De-Facto-Standards (ETX/XTX, Qseven, PC/104...). Und beim Betriebssystem bildet Microsoft mit Windows Quasi-Monopol und Standard zugleich, wie wohl auch hier für den Embedded-Bereich zahlreiche weitere Optionen bestehen.

Non-x86-Module: Am besten proprietär

Ganz anders sieht es jedoch im non-x86-Bereich aus. Die Austauschbarkeit von Prozessoren oder Modulen verschiedener Anbieter ist hier nicht gegeben. Die Skalierbarkeit von Systemen durch Auswahl unterschiedlich leistungsfähiger Prozessoren ist nur in Grenzen möglich. Das größte Problem stellt jedoch die Standardisierung der Schnittstellen dar, die für die Definition eines Modulsteckverbinders festgelegt werden müsste. Im x86-Bereich besteht eine relativ genau definierte Menge von Schnittstellen: PCI, PCI-Express, USB, Ethernet, usw. Die große Vielfalt der non-x86-Mikrocontroller entsteht u.a. dadurch, dass es viele applikationsspezifische Controller mit jeweils individueller Peripherie gibt. Will man alle diese Peripherieschnittstellen auf das Carrier-Board übertragen, dann muss man das »größte gemeinsame Vielfache« dieser Schnittstellen berücksichtigen und bekommt große und teure Steckverbinder und Module.

Der umgekehrte Weg, nur die allen Controllern gemeinsamen Schnittstellen zu berücksichtigen, also den »kleinsten gemeinsamen Nenner«, ist ebenfalls nicht optimal, weil dann ein großer Teil des Funktionsumfangs der Controller nicht nutzbar ist. In diesem Spannungsfeld sieht Wolfgang Heinz-Fischer den besten Weg für eine Realisierung von Non-x86-Produkten in einem proprietären Moduldesign. Ein solches Modul wird dann allerdings applikationsabhängig entwickelt und ist nur innerhalb einer Prozessorfamilie kompatibel. Es kann hinsichtlich Größe und Steckverbindungen genau auf den Prozessor abgestimmt werden, so dass alle Prozessorfunktionen zur Verfügung stehen. TQ bietet solche Module z.B. mit PowerQUICC-Prozessoren (MPC823 bis 885), für den ARM-11-Kern i.MX35 und den Automotive-PowerPC MPC5200 an. Für letzteren hat TQ z.B. ein Modul mit Grafikprozessor entwickelt, da der MPC5200 sich zwar für Navigationssysteme eignet, aber keine eigene Grafikengine integriert hat.

Partnerschaften statt eigener Entwicklung

Bei denr x86-Modulen legt TQ sein Hauptaugenmerk nicht mehr auf die Entwicklung eigener Module. Hier arbeitet man vielmehr mit bekannten Anbietern wie z.B. Congatec zusammen. Seine eigene Aufgabe sieht TQ dagegen bei der Systemintegration und der Entwicklung von Trägerboards nach Kundenwunsch. »Es gibt zwar standardisierte Computermodule aber keine standardisierten Gehäuse, Trägerboards oder Peripherieschnittstellen«, sagt Wolfgang Heinz-Fischer. Hier sind Kunden, die Computermodule einsetzen aber die Elektronik für das Umfeld nicht selbst entwickeln wollen, auf Entwicklungs- und Fertigungsdienstleister angewiesen. »Unsere Stärke ist, dass wir nicht nur eine Fertigung, sondern auch leistungsfähgige Entwicklungskapazitäten haben,« sagt TQ-Geschäftsführer Rüdiger Stahl.

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Fertigung bei TQ Systems

TQ Systems hat ein ausgeklügeltes Tracing-System entwickelt, mit dem sich jede Komponente, die auf einer Leiterplatte verbaut wurde, zurückverfolgen lässt.

Im Bereich der Auftragsfertigung hat sich TQ als Qualitätsdienstleister etabliert und ist nach mehreren Qualitätsstandards aus den Bereichen Automotive, Bahn und Luftfahrt als Zulieferer zertifiziert. Zentraler Bestandteil der Qualitätssicherung bei TQ ist das »Tracing«, die Rückverfolgbarkeit von Bauteilen von der Zulieferkette bis zum fertigen Produkt. »Sollte doch einmal ein Fehler auftreten, z.B. durch Lieferung eines defekten Bauteils, können wir genau Zuordnen in welchen Produkten die betroffene Charge des Bauteils bestückt wurde. So kann der Kunde eine notwendige Rückrufaktion auf die wirklich betroffenen Baugruppen eingrenzen,« sagt Rüdiger Stahl.