Open Standard Modules (OSM) der Größe S
Flexibel und skalierbar durch Standardisierung
Embedded-Systemarchitekturen mit auflötbarem System-on-Module (SoM) und Baseboard bieten sich für vielerlei Anwendungen an. Besonders vorteilhaft in puncto Flexibilität, Skalierbarkeit und Time-to-Market sind dabei SoMs, die einem Standard wie OSM (Open Standard Module) entsprechen.
Der rasante Fortschritt bei Embedded-Systemen steigert die Nachfrage nach flexiblen und skalierbaren Lösungen. Anwendungen werden komplexer, Entwicklungszyklen kürzer, und die Anforderungen an Skalierbarkeit, Energieeffizienz und Langzeitverfügbarkeit wachsen kontinuierlich. Gleichzeitig erwarten OEMs und Entwickler, neue Produkte schneller und mit geringerem Entwicklungsrisiko auf den Markt bringen zu können.
Vor diesem Hintergrund gewinnen modulare Hardwarekonzepte immer mehr an Bedeutung. Um diesen Anforderungen zu begegnen, hat die Standardization Group for Embedded Technologies (SGET), ein internationaler Zusammenschluss von Unternehmen der Elektronikbranche, den OSM-Standard entwickelt.
Ziel dieses offenen Standards ist es, eine herstellerübergreifende Spezifikation für direkt auflötbare SoMs zu schaffen, um Entwicklungsprozesse zu vereinfachen und die Time-to-Market zu verkürzen. Kontron ist als Gründungsmitglied der SGET aktiv an der Weiterentwicklung des Standards beteiligt.
OSM-Standard und Size-S-Variante: kompakt, robust und industrietauglich
Der OSM-Standard definiert vier Größenklassen für SoMs: Size-0, Size-S, Size-M und Size-L. Die Size-S-Variante zeichnet sich durch ihre kompakte Bauweise von 30 mm x 30 mm aus und bietet dennoch eine hohe Pad-Anzahl für bis zu 332 Verbindungen. Die hohe Pad-Dichte ermöglicht eine Vielzahl von Schnittstellen und Funktionen auf kleinstem Raum, was besonders für Anwendungen mit begrenztem Platzangebot von Vorteil ist. Ein wesentliches Merkmal des OSM-Standards ist die direkte Auflötbarkeit der Module ohne Steckverbindungen. Dadurch ist eine vollautomatisierte, maschinelle Bestückung möglich, was die Fertigungskosten verringert. Zudem erhöht der Verzicht auf Steckverbindungen die mechanische Stabilität und Robustheit gegenüber Schock und Vibration. Neben der erhöhten Zuverlässigkeit der Endprodukte sind die eingesparten Kosten für Steckverbinder sowohl am Modul als auch auf dem zugehörigen Baseboard ein wichtiger wirtschaftlicher Aspekt.
| Kontron Electronics – OSM-Size-S-Module |
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| Auf Basis der erläuterten Anforderungen und Vorteile bietet Kontron eine Reihe von OSM-Size-S-Modulen für flexible Einsatzmöglichkeiten: • OSM-S i.MX93: Dual-Core-Arm-Cortex-A55-Prozessor und Cortex-M33-Echtzeit-Co-Prozessor, kompakt (30 mm x 30 mm) und energieeffizient mit hoher Connectivity (zwei CAN- und zwei Ethernet-Schnittstellen), geeignet für industrielle Automatisierungsanwendungen. • OSM-S i.MX8M Plus: Quad-Core-Arm-Cortex-A53-Prozessor mit Neural Processing Unit (NPU) für KI-Anwendungen sowie zwei TSN-fähigen Gigabit-Ethernet-Ports für Echtzeit-Datenübertragungen in Industrie-4.0-Anwendungen. • OSM-S i.MX8M Mini: Kompakter und leistungsfähiger 1,6-GHz-Quad-Core-Prozessor mit geringem Energieverbrauch und umfangreichen Schnittstellen für anspruchsvolle Embedded-Anwendungen. |
Standardisierung für Entwicklungs- und Investitionssicherheit
Offene Modulstandards bietet Entwicklern und Herstellern von Embedded-Systemen zahlreiche Vorteile. Einheitliche Baugröße, Pinbelegung und Schnittstellen reduzieren den Aufwand, komplexe Applikationen vollständig neu zu konzipieren. Das spart wertvolle Entwicklungszeit und Ressourcen. Durch die einheitlichen Spezifikationen lassen sich Module zudem problemlos in kundenspezifische CPU-Boards integrieren, was die Markteinführung beschleunigt, weil weniger Anpassungen und Tests erforderlich sind. Die Möglichkeit, Module direkt aufzulöten, ermöglicht eine automatische Bestückung, senkt die Produktionskosten und erhöht die Zuverlässigkeit der Endprodukte, da potenzielle Fehlerquellen aufgrund nicht benötigter Stecker wegfallen.
Ein weiterer Vorteil liegt in der Skalierbarkeit: Dank unterschiedlicher Größenklassen und Leistungsstufen lassen sich Baugruppen flexibel an unterschiedliche Anforderungen anpassen, ohne dass das gesamte Design geändert werden muss. Darüber hinaus fördert die Herstellerunabhängigkeit durch vordefinierte Schnittstellen und einheitliche Spezifikationen die Investitionssicherheit, weil alternative Bezugsquellen möglich sind und Nachfolgeprodukte auch bei zukünftigen Prozessorgenerationen verfügbar bleiben.
Modulare Embedded-Systeme mit SoMs und Arm-Technologie
Das modulare Zusammenspiel von SoMs und Baseboards eröffnet bei der Entwicklung von Embedded-Systemen neue Möglichkeiten, um gezielt auf individuelle Anforderungen einzugehen. SoMs übernehmen als zentrale Recheneinheit wesentliche Aufgaben. Sie integrieren den Mikroprozessor, den Speicher und die Stromversorgung und werden auf Baseboards aufgebracht, die anwendungsspezifische Schnittstellen und Funktionen bereitstellen. Dieser Ansatz ermöglicht es Entwicklern, flexibel entweder auf standardisierte Kombinationen aus SoM und Baseboard zurückzugreifen oder eigens entwickelte Boards mit einem SoM zu bestücken. Da komplexe Arbeitsschritte wie Prozessorintegration und Speicherdesign bereits im SoM realisiert sind, kann sich die Entwicklungsarbeit auf die spezifischen Funktionen und Peripherien konzentrieren. Das verkürzt die Entwicklungszeiten und erleichtert eine schnelle Markteinführung individuell angepasster Systeme.
Gerade in industriellen Anwendungen zeigen sich die Vorteile Arm-basierter SoM-Lösungen besonders deutlich. Arm-Architekturen bieten nicht nur hohe Energieeffizienz und Skalierbarkeit, sondern ermöglichen auch die langfristige Verfügbarkeit von Produkten – ein entscheidender Faktor für Investitionssicherheit und Planung. Dank der hohen Anpassungsfähigkeit der Arm-Plattform lassen sich Systeme passgenau konzipieren. Die breite Unterstützung durch Entwicklungswerkzeuge verringert zusätzlich Entwicklungsaufwand und -kosten.
Sicherheit, Fertigung und industrielle Langzeitperspektive
Neben technischer Flexibilität gewinnen Themen wie Cybersecurity und regulatorische Anforderungen zunehmend an Bedeutung. Industrielle Embedded-Systeme müssen heutzutage nicht nur funktional, sondern auch sicher und regelkonform ausgelegt sein. Hier spielen unter anderem langfristige Wartungskonzepte und eine transparente Lieferkette eine wichtige Rolle.
Als Full-Service-Elektronikdienstleister und Gründungsmitglied des OSM-Standards kombiniert Kontron Electronics entsprechende SoM-Module auf Arm-Basis mit Softwarelösungen wie dem eigens entwickelten gehärteten Betriebssystem KontronOS. Das Betriebssystem beruht auf Linux, ist speziell für industrielle Embedded- und Edge-Anwendungen konzipiert und unterstützt Unternehmen dabei, die Anforderungen des Cyber Resilience Act (CRA) der EU zu erfüllen. Die Produktion kundenspezifischer Baugruppen erfolgt an den europäischen Standorten Pécs und Tab in Ungarn mit kontinuierlich optimierten Fertigungsabläufen und klaren Qualitätsprozessen.
Fazit
Der OSM-Standard adressiert zentrale Herausforderungen moderner Embedded-Entwicklung: kürzere Entwicklungszeiten, geringere Kosten, höhere Skalierbarkeit und langfristige Investitionssicherheit. Durch die Kombination aus standardisierten SoM-Modulen, modularen Arm-Architekturen, CRA-konformen Softwarelösungen und kosteneffizienter Fertigung etabliert sich OSM zunehmend als Standard für die Realisierung anspruchsvoller Embedded-Systeme.