最新のファンレスPC設計におけるモジュラーアプローチは、柔軟性を提供し、OEMが製品をより早く市場に投入できるようにします。包括的なI/Oオプションを備えた事前に認定されたPCサブシステムは、OEMが開発サイクルを短縮し、サプライチェーンの効率を向上させるのにも役立ちます。これらすべてがコスト削減と市場投入までの時間短縮につながります。
モジュラーコンピュータのコンセプト
人気が高まっているかもしれませんが、モジュラーデザインは新しいものではありません。PC/104、ETX/XTX、COM ExpressなどのComputer-on-Module (COM)ソリューションはすべて、モジュラーコンピュータ設計をサポートしています。このようなソリューションを必要とするシステムは、通常、組み込みアプリケーション向けで、長寿命と堅牢な設計が求められます。開発サイクルが長いため、システムエンジニアは、新しい技術が利用可能になったときに交換できるコンピュータモジュールを使用することで、システム全体のライフサイクルを延長したいと考えています。モジュラー設計の利点は、従来の方法よりも小規模な検証プロセスで済むことです。このプロセスはコスト（時間と費用）を削減し、OEMが技術の変化に対応し、より迅速に活用するのに役立ちます。しかし、COMのようなソリューションはPCサブシステムレベルでは提供されていませんでした。これは、システムエンジニアがPCサブシステムレベルで設計と検証を行う必要があったことを意味します。このプロセスは通常、必要なI/Oインターフェースを選択し、それをカスタム設計されたシャーシに収めることになります。その後、システムエンジニアは、冷却ファンを使用するか、ファンレスアプローチを採用するかに関わらず、適切な熱ソリューションを提供する必要がありました。最後に、PCサブシステムは設計環境下で検証される必要があり、開発スケジュールとコストが増加していました。PCのパフォーマンスが計画通りに動作しない場合、スケジュールの遅延と総開発コストの増加につながるでしょう。
ファンレスPCの利点
新しいプロセッサの技術開発のおかげで、PCサブシステム設計の新しいパラダイムは、事前に構成され、事前に検証されたファンレスPCサブシステムを提供することです。ファンレスPCを使用する利点は非常に大きいです。
- 故障が少なく、交換するフィルターがない（冷却ファンがない）
- より高い侵入保護（換気口がない）
- 高い信頼性と低い衝撃/振動感受性（可動部品がない）
- 非常にコンパクトなフォームファクタ（内部の気流と冷却ファンのスペースが不要）
これらの利点はすべて、産業用アプリケーションにおいて非常に重要です。産業用アプリケーションでは、動作温度、粉塵、破片、衝撃、振動などの環境条件が商用アプリケーションよりも厳しいためです。メーカーから事前に検証されたPCが提供されることで、システムエンジニアは、ニーズと要件を満たすことを確信して
ファンレスPCを選択できるようになりました。
ファンレスPC設計へのモジュラーアプローチ
組み込みアプリケーションには、あらゆる種類の異なる要件があります。より多くのアプリケーションをサポートするために、メーカーが幅広い選択肢を提供することが重要です。しかし、これは、すべてのバリエーションが検証される必要があることも意味します。慎重に事前に計画されていない場合、メーカーの開発コストは急速に増加する可能性があります。モジュラーアプローチは、柔軟性を最大化し、顧客の開発コストを低く抑える方法です。このプロセスは通常、さまざまなレベルの性能と類似の熱要件を持つプロセッサのファミリーを選択することから始まります。プロセッサの熱要件が定義されたら、次のステップは、適切な熱ソリューションを備えた適切なマザーボードのフォームファクタを設計することです。通常、拡張温度範囲（-20～70°C）が産業用アプリケーションの目標動作温度です。ファンレス設計の場合、ヒートシンクはプロセッサの近くに留まる必要があります。冷却ファンや空気の流れのための余分なスペースが必要ないため、フォームファクタは非常にコンパクトにできます。マザーボードの設計に続いて、メーカーはクライアントのために異なるI/Oと拡張オプションを提供することで革新することができます。これは、オンボード拡張スロット（min-PCIeや新しいNGFFなど）を介して行われます。一般的に使用されるI/Oオプションの一部は、標準モジュールに開発され、アプリケーションの要件に応じて組み合わせることができます。さまざまなI/Oオプションには、COMポート、イーサネットポート、デジタルまたはアナログI/O、CANバスなどがあります。さらに、一部のメーカーは、複数のモジュールをPCBA間接続用のケーブルを使用せずに積み重ねることができるように、特別なI/Oコネクタを定義する場合があります。異なる高さのシャーシを同じフットプリントで設計して、シャーシ内に異なる数のI/Oモジュールを収容できます。最終製品は、マザーボードと、ファンレスシャーシと統合されたそれぞれの熱ソリューションを特徴とします。このように製品を構築する利点は、さまざまなI/Oモジュールを構成して、多くの異なるアプリケーションのI/O要件をサポートできることです。
[モジュラーファンレスPC設計において、異なるI/Oを収容するための同じシャーシフットプリントで異なる高さ]
モジュラーパネルPC
同じコンセプトは、パネルPCにもさらに拡張できます。パネルPCのディスプレイモジュールは、事前に定義されたディスプレイとI/Oコネクタを備えたモジュールです。別のプロセッサモジュールがディスプレイモジュールの背面に接続され、I/Oコネクタを介して電子機器をディスプレイモジュールに接続します。ディスプレイモジュールは、さまざまなサイズで提供され、さまざまなタッチ技術を実装できます。プロセッサモジュールも、さまざまなプロセッサとI/O拡張をサポートできます。
柔軟性、費用対効果、迅速な納品
ファンレスPC設計におけるモジュラーアプローチにより、メーカーは幅広いアプリケーションをサポートするために、より多くの選択肢を提供できます。その結果、企業はファンレス技術とモジュラー設計の両方の利点を享受できます。これらの利点には、省スペース、信頼性の向上、より経済的なオプション、およびサプライチェーンの改善が含まれます。
