無排線設計讓工業無風扇電腦更加堅固耐用

無纜線的PC設計通常用於極其堅固耐用的應用,例如軍事或航空航太,而且設計通常是為該特定應用客製化。您可能會猜到,此類應用的開發和採購成本一直以來都非常高。然而,最近在工業PC開發中出現了一個新趨勢:小尺寸的現成無風扇和無纜線PC。無風扇PC顯然消除了主要的移動組件——散熱風扇。如果使用SSD作為儲存,明顯的優勢將是衝擊和振動立即得到改善。問題是,隨著振動頻率的進一步升高,可能會損壞纜線連接。為了克服這個問題,通常會使用熱熔纜線,但它們也並非萬無一失。為了徹底消除隨著時間推移斷開的風險,完全移除纜線是最佳解決方案。無纜線設計的振動規格可以從典型的1Grms提高到5Grms,以符合MIL-STD 810F規格。由於新處理器技術在功耗效率方面的改進,如今的無風扇PC功能更強大。這些預配置和預驗證的平台有助於縮短工業應用的開發時間和成本。然而,由於無風扇PC非常緊湊,因此I/O擴展也需要提前規劃。由於I/O擴展需要提前規劃,PC OEM廠商正在尋求透過模組化設計支援多功能I/O選擇來進行創新。這種方法允許多種應用,同時仍能保持低成本和短交貨時間。

設計主機板和選擇處理器

第一步是設計一個內建最常用I/O的主機板。相同的主機板通常可以支援具有不同處理效能但功耗相同的處理器系列。例如,Intel的U-process具有Celeron、Core-i3、i5和i7,它們的TDP均為15W。另一個級別是Core-i3、i5、i7處理器系列,TDP為35W(這些處理器通常運行時脈速度高於15W U處理器)。較低功耗的選項是Intel ATOM處理器,通常TDP小於10W。一旦選定處理器,散熱特性也隨之確定,並且可以設計導熱板以確保支援工業操作溫度範圍(-25 ~ 70°C)。通常,主機板會定義額外的引腳接頭,以支援額外的I/O或擴充卡。這樣的設計足夠靈活,可以支援所需的I/O數量,但屆時您將需要纜線將所需的I/O引導至機箱的面板。

實現無纜線

為了實現無纜線,主機板還配備了一個擴充連接器,支援多種訊號(例如PCIe、USB、序列、GPIO等),這將允許您在機箱內部連接並固定額外的I/O擴充板。擴充板可以位於主機板的上方或下方。最終的結果是一款無風扇PC,內部沒有纜線,以支援高衝擊和振動的操作條件。Fanless PC

優勢不僅止於此!

縮短交貨時間

由於I/O是解決方案的一部分,供應商需要提前驗證配置,這可以減少系統層級的驗證交期和成本。OEM廠商只需從預先配置的選項中選擇處理器、記憶體、儲存和支援的I/O擴展板即可。然後,OEM廠商可以利用PC供應商已進行的驗證測試,在此基礎上建立系統級測試。由於PC子系統已是一個已知系統,這大大降低了系統整合的風險。當然,這樣的解決方案並非涵蓋所有應用。仍然有一些應用需要效能或I/O,需要主動散熱和內部纜線。但由於處理器效能和超低功耗的改進,越來越多的應用可以利用這種無風扇和無纜線設計。以平板電腦為例,我們不會聽到人們抱怨他們的平板電腦速度慢或圖形處理不夠快。

避免廠商鎖定

OEM 的另一個擔憂是因專有設計而受制於單一廠商。市面上有基於標準的解決方案,例如 PC/104、COM Express 等。但標準實施在接受新技術方面不夠迅速。您也可能會為不需要的功能支付費用。因此,下次您的系統需要運算子系統時,不妨看看市場上提供的無風扇 PC 產品。除非您想繼續從頭開始建構系統……

Kiosk Case Study