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SMARC setzt 2024 seinen Siegeszug fort

Leistung und Energieeffizienz

20. Januar 2024, 8:30 Uhr | Von Tim Jensen

Avnet Embedded setzt auch weiterhin auf den Erfolg des Formfaktors SMARC. Das Unternehmen erweitert mit neuen Embedded-Computing-Modulfamilien sein bereits umfangreiches Portfolio. Beschleunigt wird der Trend durch Kooperationen mit weiteren, führenden Prozessorherstellern.

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In den vergangenen Jahren hat sich der kompakte Modulstandard SMARC (Smart Mobility ARChitecture) als idealer Formfaktor für leistungsfähige Embedded-Module durchgesetzt. SMARC wird von der Standardization Group for embedded Technologies (SGeT) gehostet und ist besonders für Anwendungen optimiert, bei denen es auf Kompaktheit und Energieeffi- zienz ankommt. Die Spezifikation definiert die beiden Modulgrößen 82 mm x 50 mm (Short Size) und 82 mm x 80 mm (Full Size), wobei sich vor allem der kleine Formfaktor am Markt durchgesetzt hat.

Die kompakten SMARC-Module lassen sich sowohl mit x86- als auch Arm- Prozessoren bestücken; der robuste MXM-3-Stecker verfügt über 314 Pins für Gigabit Ethernet, PCI Express, USB 2.0 bzw. 3.0 sowie SATA und ist für hohe Übertragungsgeschwindigkeiten ausgelegt. Entwickler können die Dual-Channel-LVDS-Anschlüsse alternativ als embedded DisplayPort (eDP) oder für MIPI DSI nutzen. Der Konnektor sieht darüber hinaus reservierte Pins vor, die für zukünftige Ergänzungen durch weitere Schnittstellen vorgesehen sind.

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Kompakte SMARC-Modulfamilien finden Einsatz in sehr energieeffizienten bis hin zu hochleistungsfähigen Produkten. Das breite Angebot an Standardmodulen unterschiedlicher Hersteller gewährleistet, dass ständig neue interessante Einsatzgebiete erschlossen werden können. Typische Anwendungen sind:

➔ IoT- und KI-basierte Systeme
➔ Industrielle Automatisierungs- systeme
➔ HMI-Systeme
➔ Bilderkennungssysteme
➔ Gateways
➔ Medizingeräte
➔ Energietechniksysteme
➔ Sicherheitssysteme
➔ Gebäudeautomatisierungslösungen
➔ Systeme im Bereich Transportwesen
➔ Große Vielfalt an Prozessoren.

Um für unterschiedliche Anforderungen über eine einzige Technologieplattform die optimale Lösung zu finden, spielt ein breites Produktportfolio eine große Rolle. Avnet Embedded setzt als Hersteller von Embedded-Modulen seit Jahren auf SMARC und bietet derzeit knapp zwanzig Modulfamilien an.

Die Computer-on-Modules (CoMs) sind mit unterschiedlichen Prozessoren bestückt – sie reichen von NXP Semiconductors »i.MX 9«, »i.MX 8« und »i.MX 6« über Renesas »RZ/G2UL«, der Intel-Atom-»E3900«- und »x7/6000«-Serie bis zu AMDs hochperformanten »Ryzen Embedded«-APUs (Bild 1). Auch in den nächsten Monaten werden leistungsfähige Modulfamilien basierend auf neuen Prozessortechnologien hinzukommen.

Auf Basis der jahrzehntelangen Erfahrung vonAvnet Embedded mit der Entwicklung und Fertigung leistungsfähiger Embedded-Module und der engen Kooperation mit führenden Prozessorherstellern kann das Unternehmen zeitgleich mit der Vorstellung neuer Technologien die ersten Prototypen des passenden Moduls liefern. Kunden können unmittelbar mit der Entwicklung ihrer zukünftigen Produkte beginnen, um diese schnell auf den Markt zu bringen.

Neue Partnerschaften in Vorbereitung

Obwohl in regelmäßigen Abständen neue Embedded-Modulfamilien mit höherer Rechen-, Grafik- und Videoleistung und einem umfangreichen Funktionsumfang vorgestellt werden, benötigen zahlreiche Industrieanwendungen besonders energiesparende, kostenoptimierte Module mit guter Rechenleistung. Arm-basierte Embedded-Module werden immer leistungsfähiger und stoßen damit mehr in Anwendungen vor, die bislang x86-basierten Boards vorbehalten waren. Der Trend wird sich auch im Jahr 2024 weiter fortsetzen und gibt den Anstoß für die zügige Erweiterung des bereits umfangreichen Portfolios von Avnet Embedded.

Avnet Embedded ist im Arm-Bereich neue Partnerschaften mit Prozessorherstellern wie Renesas eingegangen, um auf Standardmodulen zusätzliche Features zu bieten sowie neue Märkte und Anwendungen zu erschließen. Weitere Kooperationen sollen in Kürze bekanntgegeben werden.

Neue Modulfamilien im SMARC-Formfaktor

Die SMARC-2.1.1-Modulfamilie »MSC SM2S-IMX93« von Avnet Embedded basiert auf i.MX-93-Applikationsprozessoren von NXP Semiconductors, die bis zu zwei 1,7-GHz-Arm-Cortex-A55-Cores und einen Cortex-M33-Echtzeitprozessor integrieren (Bild 2). Die Arm Ethos-U65 microNPU (Neural Processing Unit) unterstützt die Entwicklung kosten- und energieeffizienter Machine-Learning-Anwendungen. Die i.MX-93-Prozessoren bieten zusätzlich Sicherheitsfunktionen mit integrierter EdgeLock Secure Enclave und eine effiziente 2D-Grafikprozessoreinheit (PXP Engine).

Für kostensensitive Low-Power-Anwendungen mit geringeren Anforderungen ist von Avnet Embedded die neue Modulfamilie »MSC SM2S-IMX91« erhältlich, die auf i.MX-91- Applikationsprozessoren von NXP Semiconductors basiert. Die wichtigsten Eigenschaften im Überblick:

➔ Arm Cortex-A55 Core, 1,4 GHz, für Linux-basierte Edge-Applikationen
➔ EdgeLock Secure Enclave
➔ On-Chip Media Processing Engine (MPE) basierend auf der Arm-Neon-Technologie
➔ Bis zu 2 GB LPDDR4 SDRAM mit inline Error Correction Code (ECC)
➔ Bis zu 256 GB eMMC Flash.

Im unteren Performance- und Preissegment bewegt sich die SMARC-2.1.1-Modulfamilie »MSC SM2S-G2UL«, die auf dem »RZ/G2UL«-Prozessor von Renesas basiert (Bild 3). Der Chip integriert einen Single-Core-Arm-Cortex-A55-Prozessor, den Echtzeit-prozessor Arm Cortex-M33 und eine Image-Prozessoreinheit. Als Schnittstellen sind unter anderem Gigabit Ethernet, USB 2.0, Dual CAN-FD, Dual-Channel LVDS und MIPI CSI-2 für Kameramodule verfügbar. Die Boards sind mit bis zu 2 GB DDR4 SDRAM mit inline ECC und bis zu 256 GB eMMC Flash bestückt.

Die Modulfamilie »MSC SM2S-ALN« integriert Intels Atom-7000E-, Core-i3- oder N-Series-Prozessoren (Bild 4). Zur Skalierung der Performance stehen zwei, vier oder acht Cores zur Verfügung. Die CPU-Architektur basiert auf Efficient Cores sowie auf der Intel-UHD-Grafik mit bis zu 32 Execution Units (EUs) für KI- Anwendungen. Die Module können bis zu drei unabhängige 4K-Displays ansteuern und bieten unter anderem folgende Schnittstellen:

➔ 2x DisplayPort++
➔ eDP 1.4b
➔ MIPI-DSI
➔ Dual-Channel LVDS
➔ 4x PCIe Gen 3
➔ 2x USB 3.1 (10 Gb/s)
➔ 6x USB 2.0
➔ Dual Gigabit Ethernet (Intel i226) mit einer Bandbreite von bis zu 2,5 Gbit/s
➔ Dual Gigabit Ethernet (Intel i226) mit einer Bandbreite von bis zu 2,5 Gbit/s
➔ Time Sensitive Networking (TSN)
➔ Time Coordinated Computing (TCC

Zum Evaluieren und zum einfachen Design-in aller Embedded-Module stellt das Unternehmen ein komplettes Ökosystem mit passenden Design-Tools wie Starterkit und Board Support Package (BSP) zur Verfügung. Daneben bietet Avnet umfangreiche Serviceleistungen wie Design-in-Support, Carrier Design Review und Temperatur-Screening an. Um das Entwickeln von Embedded Software zu vereinfachen, stellt der Hersteller die »/SimpleSwitch«-Plattform bereit.

/SimpleSwitch bietet Entwicklern eine effiziente Möglichkeit, die Software-Applikationen zwischen unterschiedlichen Modufamilien, zum Beispiel innerhalb der i.MX-8M-Familie oder zwischen Arm und x86, ohne Änderung einer einzigen Zeile Quellcode zu wechseln.

Avnet Embedded entwickelt alle SMARC-Module in den eigenen Design-Centern. Die Fertigung der Baugruppen erfolgt in großen Stückzahlen in Deutschland. Das Unternehmen setzt auf Nachhaltigkeit, die bereits in der Entwicklungsphase beginnt, eine klimaneutrale Fertigung sowie Langlebigkeit der Produkte umfasst.

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