Qseven versus SMARC 2.0 – eine Entscheidungshilfe

| Autor / Redakteur: Peter Eckelmann * / Margit Kuther

Bild 1: Qseven-Modul MSC Q7-AL mit Intels Atom-E3900-Prozessor.
Bild 1: Qseven-Modul MSC Q7-AL mit Intels Atom-E3900-Prozessor. (Bild: Avnet)

Wer heute eine neue Embedded-Entwicklung beginnt, hat die Wahl zwischen Qseven und SMARC 2.0. Aber was ist besser? Dieser Beitrag soll Ihnen helfen, die richtige Entscheidung für Ihre Applikation zu treffen.

Prozessormodule mit standardisierten Schnittstellen zum Trägerboard gibt es seit mehr als 15 Jahren, und ihre klaren Vorteile haben sie seitdem von Jahr zu Jahr erfolgreicher werden lassen: Deutliche Reduzierung der Entwicklungszeit und -kosten, Austauschbarkeit zwischen den Anbietern, Skalierbarkeit von Leistung und Preis sowie der Schutz vor Komponentenabkündigung sind nur die wichtigsten Gründe, sich für Computer-on-Module zu entscheiden.

Bei den leistungsfähigsten Prozessormodulen dominiert der COM-Express-Standard, während sich der Markt für Computermodule der mittleren bis unteren Leistungsklassen gerade in einem Umschwung befindet. Dominierte hier bisher der Qseven-Standard, so gibt es nun mit SMARC 2.0 einen Herausforderer, der sich mit deutlichen Vorteilen in den Vordergrund schiebt. Dieser Bericht fasst die Unterschiede zwischen beiden Standards zusammen und gibt einen Ausblick auf die Zukunft.

Format und Anzahl der Pins

Während Qseven-Module den MXM-2-Konnektor mit 230 Pins verwenden, stehen SMARC-Modulen sogar 314 Pins des MXM-3-Konnektors zur Verfügung. Die 84 Anschlüsse, über die SMARC gegenüber Qseven mehr verfügt, sollen sich als der größte Vorteil des Standards herausstellen. Auch im Format gibt es Ähnlichkeiten: Qseven-Module gibt es im Standard-Format mit 70 mm x 70 mm aber auch als µQseven mit 70 mm x 40 mm, während SMARC-Module entweder 82 mm x 80 mm oder 82 mm x 50 mm groß sind. Da jeweils beide Modulvarianten auf denselben Carrier Boards verwendet werden können – sofern diese dafür vorbereitet und mit den geeigneten Bohrungen versehen wurden –, ergibt sich daraus eine beispielhafte Flexibilität, jeweils das beste, geeignetste und preisgünstigste Modul auswählen zu können.

Allerdings ist das µQseven-Format mit 2800 mm2 sehr klein und fasst nur die kleinsten Prozessorchips und wenig Speicher und Peripherie. Daher gibt es auf dem Markt nur sehr wenig Auswahl in diesem Format, während das Normalformat mit 4900 mm2 sehr populär ist und mit einer Vielzahl von CPU-Architekturen angeboten wird. Das kleine SMARC-Format weist bereits 4100 mm2 Fläche auf und ist daher gut geeignet für die meisten Prozessoren, sodass das große SMARC-Format mit 6560 mm2 nur dann ausgewählt wird, wenn leistungsfähige Prozessorvarianten mit besonders viel Peripherie bzw. Zusatzfeatures wie WLAN angeboten werden sollen.

Nicht vergessen werden sollte aber auch, dass im Regelfall der Kühlkörper zu jedem Modul nur maximal die Größe des jeweiligen Moduls haben kann, sodass die proportional zur Fläche wachsende Kühlleistung ebenfalls Einfluss auf die Auswahl des Modulformats nehmen kann. Bei den ARM- und Atom-Prozessoren der unteren und mittleren Leistungsklasse, die heute auf Qseven- und SMARC-Modulen angeboten werden, ist das Limit der Kühlbarkeit jedoch noch lange nicht erreicht.

Die ersten Qseven-Module kamen 2008 auf den Markt

Als 2008 der erste Atom-Prozessor von Intel herauskam, sollte er das Preisgefüge von x86-CPUs deutlich nach unten erweitern. Die damals gängigen COM-Formate (ETX, COM Express) waren zu teuer für solche Low-Cost-Prozessoren und wiesen auch nicht das optimale Feature-Set für diese neuen Chips auf. Daher setzten sich drei europäische Embedded-Firmen zusammen, um einen optimal passenden Modulstandard für Atom-Prozessoren zu definieren. Eine dieser Firmen war MSC (heute Avnet Integrated), und schon Ende 2008 gab es die ersten Qseven-Module mit den Intel Z5x0-CPUs.

Weitere Embedded-Hersteller gesellten sich zu dem Industrie-Konsortium „Qseven“ hinzu, und der neue Standard wurde eine spontane Erfolgsgeschichte. Mit der Rev. 1.2 des Standards wurde der Funktionsumfang verbessert und erweitert, um auch ARM-basierende Prozessoren optimal implementieren zu können. Und 2012 wurden die Geschicke des Qseven-Standards in die Hände der neu gegründeten SGeT e.V. (Standardization Group for Embedded Technologies) gelegt, die dann 2013 mit Qseven 2.0 eine wesentliche Modernisierung folgen ließ. Nun kannte Qseven auch USB 3.0, eDP, UART und weitere neue Signale.

In den ab 2015 folgenden Diskussionen zeigte es sich, dass der MXM-2-Konnektor mit 230 Pins den Engpass darstellte, der eine zusätzliche Öffnung des Standards für weitere neue Schnittstellen verhinderte. Daher wurden mit Qseven 2.1 nur noch marginale Verbesserungen eingeführt und ab 2015 mehr oder weniger alle Bemühungen eingestellt, Qseven noch weiter zu entwickeln, und von den meisten beteiligten Firmen auf den entstehenden Standard SMARC 2.0 gesetzt.

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