시스템 온 모듈을 위한 OSM 표준 설명

시스템 온 모듈 표준

제품 설계자, 솔루션 설계자 및 시스템 엔지니어가 SMARC 및 Qseven(그림 1)과 같은 다양한 시스템 온 모듈 표준을 채택했습니다. 국제 비영리 기업 및 단체 협회인 SGeT(Standardization Group for Embedded Technologies)는 상호 협력을 통해 내장형 컴퓨터 기술에 대한 독립 사양을 개발합니다. 시스템 온 모듈에 대한 산업 표준을 선택하면 기술 확장성에 도움이 되고 제조업체 간에 상호 운영성을 활용할 수 있습니다.

최근에 SGeT는 납땜용 시스템 온 모듈이라는 고유한 가치 제안으로 시스템 온 모듈에 대한 새로운 표준인 OSM(개방형 표준 모듈)을 정의했습니다. 이 표준은 LGA 설계와 표면 실장 기술로 견고성을 한층 강화합니다.

그림 1: 시스템 온 모듈 표준은 SMARC, Qseven 및 OSM을 포함합니다. (이미지 출처: iWave)

OSM 표준 설명

시스템 온 모듈에 대한 최신 산업 표준인 개방형 표준 모듈은 2020년 12월에 발표되었습니다. 작고 가격이 저렴한 내장형 컴퓨터 모듈에 대해 미래에 대비한 경쟁력을 갖추고 다양한 목적의 새로운 표준을 생성하기 위해 SGeT는 OSM 1.0 사양을 발표했습니다. OSM은 직접 남땜하고 확장 가능한 내장형 컴퓨터 모듈을 위한 첫 번째 표준 중 하나입니다.

OSM은 우표 크기의 내장형 컴퓨터 모듈로 신용카드 크기 모듈을 대체하여 산업으로 진출하고 있습니다. OSM을 활용하여 MCU32, Arm® 및 x86 아키텍처를 위한 내장형 컴퓨터 모듈을 개발, 생산, 유통할 수 있습니다. OSM 모듈의 주요 특징은 다음과 같습니다.

1. 납땜, 조립 및 테스트 중에 완벽히 기계 가공 가능
2. 사전에 주석으로 도금된 LGA 패키지를 통해 커넥터 없이 직접 납땜 가능함
3. 사전 정의된 소프트 및 하드 인터페이스
4. 소프트웨어 및 하드웨어의 오픈 소스

새로운 표준은 모듈에 사용 가능한 LGA 접점에 따라 크기 제로(0), 소형, 중형, 대형의 네 가지 크기로 제공됩니다(그림 2a 및 2b). 상호 간에 기반하여 네 가지 폼 팩터를 구축할 수 있습니다.

그림 2a: 표준 OSM 크기, 폼 팩터 및 핀아웃 (이미지 출처: iWave)

그림 2b: Figure 2a에 따라 색이 지정된 표준 OSM 크기 (이미지 출처: iWave)

이 개방형 표준 모듈에서는 대칭 LGA 패키지를 사용하여 모듈 PCB를 기본 기판 PCB에 연결합니다. 제조업체의 재량에 따라 Fused Tin Gird Array, ENIG LGA 또는 BGA를 접점 기술로 사용할 수 있습니다. 또한 이 사양을 사용하면 모듈 벤더가 요구 사항에 따라 다른 높이를 채택하고 'PCB 스페이서'를 통해 확장할 수 있습니다.

크기 S 이상 모듈은 최대 1x RGB 및 4채널 DSI를 위한 동영상 인터페이스를 제공합니다. 크기 M 모듈은 2x eDP/eDP++를 추가 지원하고, 크기 L 모듈은 그래픽용 2x LVDS 인터페이스를 추가합니다. 따라서 최대 구성은 최대 6개의 동영상 출력을 병렬로 제공할 수 있습니다. 크기 S 이상의 모든 모듈은 4채널 카메라 직렬 인터페이스(CSI) 1개를 더 제공합니다. 크기 L 모듈은 주변 장치를 빠르게 연결하기 위해 최대 10개의 PCIe 레인을 제공하고, 크기 M 모듈은 2x PCIe 1개를 제공하고, 크기 S 모듈은 1x PCIe 1개를 제공합니다. 초소형 실장 면적의 크기 0 모듈은 언급된 I/O를 지원하지 않지만 OSM 사양에 나열된 모든 인터페이스를 제공하므로 시스템 간 통신을 위해 최대 5x 이더넷을 프로비저닝합니다.

모든 모듈에는 다양한 무선 기술을 위한 안테나 신호용 18핀과 제조업체 특정 신호용 19핀을 제공하는 전용 통신 영역이 있습니다.

OSM을 고려하는 이유

OSM 모듈의 주요 이점에는 진동에 대한 내성이 있는 PCB 납땜 모듈, 핀 대 면적비가 가장 작은 콤팩트 폼 팩터, 기술 확장성을 위한 프로비저닝이 있습니다.

모듈을 캐리어 카드에 직접 납땜할 수 있으므로, 모듈은 진동이 발생하고 콤팩트 폼 팩터가 필요한 제품에 적합합니다. 예를 들면 이륜 전기 자동차용 연결 클러스터가 있습니다. OSM 모듈은 설계자에게 확장성, 폼 팩터 및 비용이 이상적으로 혼합된 솔루션을 제공합니다.

점점 더 많은 IoT 응용 분야에서 이 표준을 사용하여 모듈식 내장형 컴퓨팅의 장점을 비용, 공간 및 인터페이스와 관련하여 강화되는 요구 사항과 결합할 수 있습니다. OSM 모듈의 잠재적 응용 분야로는 오픈 소스 운영 체제를 실행하고 열악한 산업 환경에서 사용되는 IoT 연결 내장형 시스템, IoT 및 에지 시스템이 있습니다.

OSM 시스템 온 모듈의 iWave 포트폴리오

시스템 온 모듈 설계 및 제조 부문의 선도업체인 iWave Systems는 최근에 iW-RainboW-G40M(그림 3): 납땜 가능한 i.MX 8M Plus OSM 모듈을 발표했습니다. iW-Rainbow-G40M은 강력한 i.MX 8M Plus 프로세서를 콤팩트 OSM 1.0 표준에 통합하여 콤팩트 모듈에서 강력한 AI 및 머신 러닝 기능을 제공합니다.

그림 3: iW-G40M 시스템 온 모듈의 상단 및 하단 (이미지 출처: iWave)

i.MX 8M Plus는 두 이미지 신호 프로세서(ISP)와 최대 2.3 TOPS의 전용 신경망 프로세서를 지원하여 머신 러닝, 비전, 고급 멀티미디어 기능을 갖춘 스마트 홈, 스마트 시티, 산업용 IoT 등에 적합합니다.

모듈의 주요 특징

• i.MX 8M Plus dual/quad lite/quad
• 2GB LPDDR4(최대 8GB)
• 16GB eMMC(최대 256GB)
• Wi-Fi(802.11b/g/n/ac/ax)(ax - 선택 사항)
• Bluetooth 5.0
• CAN-FD 포트 2개
• RGMII 인터페이스 2개
• PCIe 3.0 1개
• LVDS 2개
• 크기 L LGA 모듈

모듈은 출시 시간을 단축하면서 설계자에게 제품에 대한 유연하고 확장 가능한 옵션을 제공합니다. 이 프로세서는 CAN-FD, 시간에 민감한 네트워킹, 고속 인터페이스와 같은 산업 인터페이스를 프로비저닝하여 멀티미디어 데이터의 지능적이고 빠른 처리를 지원하는 4차 산업 혁명 및 자동화 시스템에 적합합니다.

개발 키트와 생산 지원 SOM을 통해 설계자는 위험을 줄이면서 출시 시간을 단축할 수 있습니다. 모듈은 즉시 적용 가능하며 Ubuntu, Android 및 Linux 소프트웨어를 지원하여 모든 필요한 소프트웨어 드라이버와 BSP를 함께 제공합니다.