嵌入式开发:基于计算机模块和芯片的开发比较

2015年8月27日星期四

Computer on Module 从芯片开始设计或者定制嵌入式开发,会对产品的上市时间和成本造成影响。计算机模块 为打造各种应用的终端产品提供了理想的平台。以下虚构的案例揭示了基于芯片开发存在的问题,以及计算机模块方案如何解决这些问题。

Harry 是 ECG 生产厂商 BestECG 的 CTO。BestECG 和其他两个竞争公司,负责为他们区域的诊断实验室和医院提供 ECG 设备。诊断实验室和医院需要更加先进的设备,能够提供 3D 显示、实时数据采集、更快速的处理,并且尽可能延长电池工作时间。

为了实现这个目标,Harry 决定使用著名的半导体厂商的 GenX 处理器。GenX 处理器采用 14 nm 制造工艺,最高峰值时钟可达 1.2 GHz,支持多媒体,同时提供了多种功耗优化技术。这将会给 ECG 设备带来极大的性能提升以及低功耗。Harry 联系了厂商并订购 200 片 GenX 芯片。由于数量较低,Harry 不得不支付较为高昂的价格。于是,他动用了硬件工程师来进行电路板开发和机械设计。于此同时,软件团队也开始将现有的应用程序移植到基于 GenX 的参考板上。数个软件组建需要从底层重新开发,移植过程持续了 8 个月左右。硬件原型在一个月后完成。接下来,所有的软件,包括应用、GUI、设备驱动和中间件,在实际的硬件上连同外设一并测试。经过一番修改,软件已经能够达到量产级别要求。硬件平台和外壳终于也都完成。项目最终花了大概 16 个月的时间完成。

于是,Harry 对整套产品申请了医疗认证。整个团队,由 50 个在硬件、软件、机械设计方面有丰富经验的工程师组成,都效力于这个项目。包括薪资、原材料成本在内的项目开支报告至管理层。就在两周之后,BestECG 的一个竞争对手,发布了基于 GenX 处理器的 ECG 设备。产品收货了极好的市场反响,竞争对手的产品销量也快速增长。此时,Harry 感到十分不安,因为 BestECG 只能在两个月之后才能发布产品。BestECG 因此会失去巨大的市场份额。从项目概念到产品这 18 个月,已经花费了公司大量的资源。

Harry 意识到,接下来的产品需要在兼顾研发成本和风险的同时,他必须加快上市时间。经一番调查,他发现计算机模块是实现其目标的最好的解决方案。他选择了韬睿作为其计算机模块的合作伙伴。

相比于基于芯片的开发,由于较低的终端产品销量,Harry 不得不以更高的价格采购关键的原件,例如 SoC、NAND等。如果使用计算机模块,由于他支付的整个平台的价格,其成本可以得到有效的优化。计算机模块厂商通过与半导体厂商之间大量的业务,能够利用规模经济,最终以较低的价格采购这些原件。计算机模块提供具有量产级别的操作系统、设备驱动和 BSP 的现成平台,Harry 只需要 20 人左右的团队来开发下一代 ECG 设备。BestECG 也可以使用 50 个工程师同时开发多个项目。软件团队负责应用和 GUI。硬件团队设计带有应用相关外设的载板。载板可以通过标准的接口,如 SODIMM,连接计算机模块。

ECG Machine using VF50 Computer on Module

总体来讲,Harry 能够更好得利用工程研发资源,同时开发多种 ECG 设备,因为同一块载板可以使用不同性能和价格的引脚兼容计算机模块。之前项目需要花费 18 到 20 个月的研发时间,现在只需要 10 到 12 月。 同时,未来产品潜在的成本也将改善。由于模块厂商提供的软件,已经进过其他不同的终端产品的测试,Harry 可以面对更少的回退问题。其所遇到的问题,绝大多数来自于软件整合和应用层。

除了控制成本,Harry 还能向其客户承诺产品的长生命周期。一旦计算机模块上的任何元件,例如RAM、SoC、NAND 等结束生命中期(EOL),计算机模块厂商能够确保这些硬件元件的平滑替换。因此,Harry 不必担心元件的停产。并且,引脚兼容的计算机模块,能够使得载板无需重新设计就能满足应用未来的要求。在同一块底板上,他可以通过插入基于不同处理器的模块,提高产品的性能。如果采用之前基于芯片的开发,这样的升级必须要求重新设计。

Harry 通过在其产品中使用计算机模块,解决了 OEM 关于产品长生命周期和低销量带来的困扰。基于芯片的开发无法解决 之前博文中提到的问题。

几个月后,BestECG 的 CEO 问 Harry,为什么他选择计算机模块,而不是 单板电脑 (SBC)替代基于芯片的开发?你想知道他的回答吗,那么请关注我下一篇博文。

**出于对客户隐私及其产品信息的保护,文中出现的名字、产品、商务、地点以及事件均由作者虚构的名称替代。任何有雷同的名字和事件,纯属巧合。

#Chip-based development
Author Prakash Mohapatra, Product Manager, Toradex

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