Qseven vs SMARC : quelles différences entre ces Computer-on-Modules industriels ?

Un Computer-on-Module, souvent abrégé COM, est un module informatique compact qui concentre les principales fonctions de calcul nécessaires à un équipement : processeur, mémoire et différentes interfaces numériques.

Contrairement à un SBC, le Computer-on-Module n’est pas destiné à fournir directement toute la connectique extérieure de la machine. Il se raccorde à une carrier board, conçue ou sélectionnée pour l’application.

Cette carte porteuse peut notamment recevoir les connecteurs Ethernet, USB, série, vidéo, CAN ou les périphériques spécifiques à l’équipement en exploitant les signaux transmis par le COM.

Cette séparation permet de distinguer :

• Le module de calcul, qui concentre le processeur et les fonctions informatiques principales ;
• La carte porteuse, qui adapte la connectique au besoin de la machine.

Pour comparer cette approche avec un SBC ou une carte mère Mini-ITX, Micro-ATX ou ATX, consultez également notre guide ci-dessous.

Qseven est un standard de Computer-on-Module destiné à associer un module informatique à une carte porteuse spécifique.

Le standard définit deux formats de module :

• 70 × 70 mm ;
• 40 × 70 mm.

Il utilise un connecteur haute vitesse basé sur le système MXM, avec un brochage standardisé afin de transmettre les différentes interfaces entre le Computer-on-Module et la carte porteuse.

Le module regroupe la partie calcul tandis que la carrier board reçoit la connectique propre à l’équipement.

Cette approche permet notamment d’intégrer un Computer-on-Module dans une machine dont les emplacements des connecteurs, le câblage et les périphériques doivent être définis en fonction de la conception mécanique et électronique du produit final.

SMARC, pour Smart Mobility ARChitecture, est également un standard de Computer-on-Module destiné à être utilisé avec une carte porteuse.

Le standard définit deux dimensions de module :

• 82 × 50 mm ;
• 82 × 80 mm.

Les modules utilisent une connexion bord de carte comportant 314 contacts pour transmettre les différentes interfaces à la carrier board. Le standard peut accueillir différentes familles de processeurs, notamment ARM ou x86 selon le module considéré.

Comme avec Qseven, la connectique extérieure de l’équipement est principalement réalisée sur la carte porteuse. Le Computer-on-Module concentre ainsi la partie calcul tandis que le développement spécifique peut être réalisé autour de la carrier board.

Les différences de processeur, quantité de mémoire, vitesse Ethernet ou nombre d’interfaces ne doivent pas être attribuées automatiquement au standard lui-même. Elles dépendent du Computer-on-Module sélectionné. Les différences mécaniques et de connectique entre Qseven et SMARC impliquent en revanche une conception de carte porteuse propre au standard utilisé.

Non.

Un module Qseven et un module SMARC ne possèdent pas le même format mécanique ni la même interface de connexion à la carte porteuse.

Le Qseven utilise un brochage associé à un connecteur basé sur la technologie MXM, alors que le SMARC utilise une interface bord de carte à 314 contacts. Les dimensions des modules définies par les deux standards sont également différentes.

Le choix entre Qseven et SMARC doit donc être intégré dès la conception électronique et mécanique de l’équipement.

Une carrier board développée pour un module Qseven ne peut pas simplement recevoir un module SMARC en remplacement, et inversement.

Le format est l’une des premières différences visibles.

Dans notre gamme, la comparaison est particulièrement intéressante :

• Q7M310 : 70 × 70 mm
• SCM330 : 82 × 50 mm

La surface occupée ne suffit cependant pas à choisir un standard. Il faut également tenir compte de l’emplacement du connecteur, de la carte porteuse, de la solution thermique et de l’espace nécessaire autour du module.

Le standard ne définit pas à lui seul la puissance de calcul disponible. Celle-ci dépend du Computer-on-Module retenu.

C’est un point important : il serait incorrect de considérer que « SMARC est plus puissant que Qseven » ou inversement sans préciser les modules comparés.

Dans notre gamme actuelle, les deux produits utilisent des générations de processeurs différentes.

Le Q7M310 repose sur des Intel Atom x5/x7 Apollo Lake, tandis que le SCM330 est proposé avec plusieurs processeurs Intel x7000 et Intel Core selon la version.

Le choix doit donc partir de la charge de calcul réelle de l’application et non du seul nom du standard.

La différence est importante entre les deux références actuellement proposées.

Le Q7M310 dispose de 4 Go de DDR3L intégrée.

Le SCM330 utilise de la LPDDR5-4800 avec IBECC, jusqu’à 16 Go. Les versions actuellement documentées utilisent 8 ou 16 Go selon le processeur.

Cette différence est liée aux modules Q7M310 et SCM330 eux-mêmes, et non à une limitation générale des standards Qseven ou SMARC.

Les lignes PCI Express transmises au carrier board permettent d’ajouter des contrôleurs ou périphériques spécifiques à la machine.

Le Q7M310 fournit jusqu’à quatre PCIe x1, avec trois PCIe x1 disponibles lorsque son réseau intégré est utilisé.

Le SCM330 dispose par défaut de trois PCIe x1 et peut être configuré selon la version pour fournir un PCIe x4 ou quatre PCIe x1.

Il faut donc comparer la configuration PCI Express du module précis avec les contrôleurs qui seront implantés sur la carte porteuse.

Le réseau constitue une différence importante entre les deux références.

Le Q7M310 met à disposition une interface Gigabit Ethernet Intel i210-IT.

Le SCM330 dispose de deux interfaces 2.5GbE avec contrôleurs Intel I226.

Pour une machine nécessitant deux réseaux physiques ou davantage de bande passante directement depuis le module, cette différence peut devenir un critère de sélection.

Pour certaines machines, la question des bus de communication peut être encore plus déterminante que celle du processeur.

Le Q7M310 dispose d’une liaison série TX/RX, d’un I²C, d’un SPI et de huit GPIO. Il ne dispose pas de CAN intégré.

Le SCM330 met à disposition quatre UART, deux bus CAN, deux I²C, un SPI, un GSPI et des GPIO, avec certaines fonctions partagées selon la configuration.

Pour une machine OEM utilisant directement plusieurs bus CAN ou UART, le SCM330 offre donc davantage de ressources parmi les deux références comparées.

Le Q7M310 fournit dans sa configuration documentée : 2 × USB 3.0 + 4 × USB 2.0

Le SCM330 fournit : 2 × USB 3.2 Gen 1 + 6 × USB 2.0.

Le nombre de ports effectivement accessibles sur la machine dépend ensuite du développement de la carte porteuse.

Le Q7M310 propose une interface DDI configurable en DisplayPort, HDMI ou DVI ainsi qu’une interface LVDS 18/24 bits double canal. Une configuration eDP est disponible en option.

Le SCM330 dispose d’une interface HDMI, d’une interface DisplayPort/HDMI et d’une interface LVDS 18/24 bits simple ou double canal. L’eDP 1.4b est disponible en option.

Le choix doit tenir compte du type de dalle ou d’écran prévu, mais aussi du nombre d’affichages réellement nécessaire dans l’équipement.

Le Q7M310 dispose de deux interfaces SATA-600 et peut recevoir une eMMC de 32 Go en option.

Le SCM330 dispose d’une interface SATA Gen 3 et peut intégrer jusqu’à 128 Go d’eMMC 5.1.

Le besoin doit donc être défini dès la conception : disque externe raccordé via SATA, mémoire eMMC intégrée ou combinaison des deux.

Le Q7M310 ne dispose pas de TPM dans sa configuration documentée.

Le SCM330 prend en charge le fTPM.

Lorsque la présence d’un TPM fait partie du cahier des charges, ce point doit donc être intégré à la sélection du Computer-on-Module.

Les deux solutions proposées dans notre gamme peuvent répondre à des équipements fonctionnant sur une plage de température étendue.

Les versions industrielles du Q7M310 sont prévues pour -40 à +85 °C.

Le SCM330 propose également une version industrielle -40 à +85 °C, avec une solution thermique système adaptée.

La température du module ne doit cependant jamais être considérée isolément. La conception du châssis, le heatspreader, le dissipateur, le flux thermique et la température réellement mesurée dans l’équipement participent au choix de la solution.

Le choix doit être réalisé à partir de la conception de l’équipement plutôt qu’en cherchant à déterminer quel standard serait globalement « meilleur ».

Ce tableau compare spécifiquement les Q7M310 et SCM330 disponibles dans notre gamme. Il ne doit pas être interprété comme une limitation générale de tous les modules Qseven ou SMARC.

Un Computer-on-Module ne doit pas être sélectionné sans étudier simultanément sa carte porteuse.

Avant de figer le Qseven ou le SMARC dans une machine OEM, il faut notamment définir :

• les connecteurs accessibles depuis l’extérieur ;
• le nombre et la vitesse des réseaux Ethernet ;
• les interfaces USB ;
• les interfaces série ;
• les besoins CAN ;
• les sorties d’affichage ;
• les périphériques PCI Express ;
• les disques ;
• l’alimentation ;
• les dimensions de la carte porteuse ;
• l’emplacement du module ;
• la solution thermique ;
• les contraintes mécaniques de l’équipement.

Le choix d’un COM doit donc intervenir suffisamment tôt dans la conception électronique et mécanique de la machine.

Sur un nouveau développement, la question doit être abordée à partir des interfaces réellement nécessaires.

Si le projet nécessite notamment deux réseaux 2.5GbE, deux CAN, plusieurs UART, jusqu’à 16 Go de LPDDR5 avec IBECC et du fTPM, le SCM330 correspond davantage à ce cahier des charges parmi les deux références de notre gamme.

Si l’équipement repose déjà sur une conception Qseven ou recherche la plateforme Intel Atom x5/x7 du Q7M310 avec deux SATA, jusqu’à quatre PCIe x1 et un format 70 × 70 mm, le Q7M310 constitue la référence à étudier.

Dans les deux cas, la compatibilité de la carte porteuse, du logiciel, de l’alimentation et de la solution thermique doit être validée avant de figer le module.

Les Computer-on-Modules s’intègrent particulièrement bien dans les projets nécessitant une électronique adaptée à la machine. Retrouvez également nos solutions destinées aux constructeurs de machines et OEM.

Non.

Le Computer-on-Module est particulièrement pertinent lorsqu’une carrier board spécifique apporte un réel intérêt à la machine.

Lorsque les interfaces d’un SBC industriel existant couvrent déjà les besoins, l’intégration d’un SBC peut être plus directe puisqu’il ne nécessite pas de carte porteuse spécifique.

De la même manière, lorsqu’un équipement nécessite des cartes PCIe standard, plusieurs disques ou davantage d’extensions, une carte Mini-ITX, Micro-ATX ou ATX peut être plus adaptée.

La gamme Carte mère industrielle permet de comparer ces différentes approches : SBC ultra-compacts, Pico-ITX, cartes 3,5 pouces, Thin Mini-ITX, Mini-ITX, Micro-ATX, ATX, Computer-on-Modules Qseven/SMARC et carte CPU PICMG 1.3.

Le choix d’un Computer-on-Module doit tenir compte du processeur, de la mémoire, des interfaces réseau, des bus CAN et série, du PCI Express, de l’affichage, du disque, de la température de fonctionnement et de la carte porteuse à développer ou à conserver.

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