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短期間でPoC構築！
製品の早期市場投入を実現するArm SoM開発
近年では一昔前と比べ、製品のライフサイクルが短くなっています。当然、開発期間も短縮することとなり、設計リソースの短期集中投入が求められる一方で、多品種少量生産・低価格が求められる昨今において、既存の資産を有効活用したとしても、開発・生産コストを下げることは容易ではありません。
SoM （システムオンモジュール）はCPUやマイコンとその周辺回路を集約したモジュールです。これを製品に組み込むことで、ハードウェア開発の期間短縮が見込めます。
また、アプリケーションの移植を簡略化するために、BSP（ボード・サポート・パッケージ）を提供しているメーカーもあり、ハード・ソフト共に開発期間短縮を実現し、設計リソースをアプリケーションや本来注力したい開発へ集中させることが可能です。
本特集記事では、SoMのメリットや製品の紹介、Time to Market短縮の事例などの情報をお届けします。
SoMとはSystem On Moduleの略語で、基板上にメインデバイス、メモリ、ペリフェラルを集約したモジュールです。
ベースボードとの接続は、実装タイプ以外にも、PICMG（PCI Industrial Computer Manufactures Group）が制定したCOM Expressや、小型・低消費電力重視し必要IOのみに限定されたQseven、SGET（Standardization Group for Embedded Technologies）が制定したSMARCなどがあり、ベースボートに規格コネクタを用意することで、用途によるSoMの選択も可能になり、短期間での市場投入を実現できます。
- SoM = System on Module（システムオンモジュール）
- 基板上にCPU、チップセット、メモリ、周辺部品を集約した小型モジュール
SoMを利用することでハード・ソフトの両面で大きな効果を得ることが可能で、早期の市場投入を実現できます。
- 開発期間を大幅に短縮
- 開発効率の向上
- 主要機能や差別化要因の開発に注力
ハードウェアの点では、比較的難易度の高いCPU周辺の開発が不要となるため、設計・開発の難易度を軽減できます。また試作から量産まで同じSoMを利用して開発を行うため、各開発ステージにおける評価の軽減も期待できます。
ソフトウェアの点では、LinuxやAndroid、Windows 10 IoT EnterpriseなどのOSからAzure RTOSをはじめとするリアルタイムOSまで幅広くサポートします。
それらのBSPを提供するためアプリケーションの開発を簡略化することも可能でき、製品開発における共通部分が多くなり、開発効率も向上します。
さらに、SoMを活用の効果は、開発フェーズに留まらず、量産移行後に必須となるPCN、PDN、EOL対応といった運用コスト削減にも大きく貢献できます。
設計・開発段階から製造まで幅広く効果を発揮するSoMを活用することで、製品開発から市場投入までのスピードが上がり、効率的にシェアを獲得することができます。
SoMソリューションとディスクリート･ソリューションの比較
ここまで「SoM（システムオンモジュール）とは何か？」や「なぜ早期の市場投入が実現できるか？」について見てきました。ここからは具体的な製品ラインアップや事例を見ていきます。
下記例以外にも多くの製品を取り扱っておりますのでお気軽にお問い合わせください。
| メーカー名 |  |
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|---|---|---|---|---|
| 本社 | 台湾 | 日本 | 台湾 | 米国 |
| 代表的な製品 | ROM-5722 | Armadillo-610 | AW-PU530 | ConnectCore® 8M Mini |
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| 製品の特長 | 最大4つのArm Cortex-A53コアと1 つの Cortex-M7リアルタイムプロセッサおよび、Vivante GC7000UL グラフィックエンジンを搭載、Advantech SOM-DB2510 キャリアボードと組み合わせて、最終製品周辺機器の統合と市場投入までの時間を短縮します。 | 小型CPUモジュール型の組み込みプラットフォームです。基板対基板コネクタで接続するため、シングルボードを使う場合に比べて製造時の組み立てをシンプルな工程で行うことができます。また、わずか数 W 程度で動作するので、低消費電力が必須条件となるバッテリ駆動の機器にも適しています。 | AW-PU530は、メインシステムCPU以外にも複数の TDM、AC97、I2S、SPDIF など、幅広い標準オーディオ入出力インターフェイスを統合しています。またNXPの88W8997 を採用しているため、WiFi/BTのサポートも可能です。 | メインCPUとは別にDigi Microcontroller Assist Cortex-M0を備えており、高水準のパフォーマンスを維持し ながら電力消費を最小限に抑えることが可能です。ワイヤレスコネクティビティ、リモートマネジメント、クラウドインテグレーション、統合開発環境のLinux Yocto Projectと Androidソフトウェアプラットフォームサポートの活用で、開発コストとTCOの低減を実現できます。 |
| 搭載CPU | i.MX8MPlus | i.MX6ULL | i.MX8M Mini | i.MX8Mini |
| フォームファクタ | SMARC 2.1 82 x50 mm |
基板間コネクタ 100 ピン 50×50mm |
Stamp SMT 46 x 39 mm LGA |
Digi SMT Plus 40 x 45 mm LGA |
ここではSoMを利用した受託開発の事例をご紹介します。
【業種：医療機器や精密機械の設計開発】
新製品開発における課題
- 処理やGUIの追加要求に対応するCPUの処理性能の向上が必要
- 試作機の開発などハードウェア開発期間の短縮を希望
- 製品毎の共通部分を最大化したい
- 差別化ポイントのアプリケーション開発に注力したい
- 製品の認定試験に多く時間を確保したい
- 都度、イチから開発するため、試作や評価に時間がかかる
SoMを利用した成果
- ベースボードを含め、製品毎のハードウェア共通化とメーカー提供のBSPを利用することによるソフトウェアの共通化を実現
- 「共通部分の最大化」と「試作や評価時間の大幅な削減」を実現するとともに、
「アプリケーション開発への注力」と「認定試験の早期移行（試験時間の確保）」を実現 - 管理部品の数が減り、昨今の半導体不足の影響を最小限に抑えることが可能に
まとめ
SoMを利用することで開発期間の短縮や開発効率の向上で、製品の早期市場投入を実現するだけでなく、製造リスクの低減、運用コストの抑制を実現できます。
東京エレクトロンデバイスでは、NXP Semiconductors社やTexas Instruments社などのSoMを取り扱っております。各ICベンダーのCPU・マイコンのサポートエンジニアがSoMを利用した開発においても、技術支援いたします。
また、受託開発においては製品仕様の策定からベースボードに使用する周辺デバイスの選定、筐体設計を含む製造まで一貫してお受けすることが可能です。さらに、量産移行後に必須となるPCN、PDN、EOL対応といった運用コスト削減にも大きく貢献することが出来ます。
昨今の半導体の入手難においては量産はもとより、試作部材の収集もままならない設計者、調達担当の方も多いのではないでしょうか。このような課題をお持ちの方はお気軽に弊社までお問い合わせください。
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