콘트론
효율적인 컴퓨팅 설계를 위한 모듈 시장의 표준 - COM Express™
콘트론의 COM Express™ 플랫폼은 산업 장비의 소형화 추세를 반영하고 확장성, 교체성 및 상호호환성 면에서 뛰어나 산업시장에서 수많은 어플리케이션 분야를 수용하고 있다. 본 기고 에서는 컴퓨터 모듈 시장에서 대표적인 표준으로 자리잡은 COM Express™ 플랫폼에 대해서 다뤄보고자 한다.
글: 호세프 베함머(Josef Behammer)콘트론 마케팅이사
www.kontron.co.kr
COM Express™와 함께 미래로
십여 년 이상 Computer-on-Module은 다양한 어플리케이션에 성공적으로 적용 및 운용 되고 있다. 특히 POS시스템, 산업용 장비, 보안과 의료용 장비에서 케리어보드와 함께 탑재 되어 많은 컴퓨팅 기능을 제공해 오고 있다.
COM Express™ 표준은 이런 성공을 가능케 해 주었고 nanoETXexpress와 같은 초소형 form factor에서도 계속적인 장점을 가지고 있어 앞으로도 시장을 주도해 나갈 것이다.
혁신적인 설계를 위해 엔지니어는 표준화된 부품, 즉 프로세서, 버스, 메모리,I/O 컨포넌트를 사용하고 각 케리어보드에서는 해당 인터페이스 및 스위칭만을 다루면 된다. 이런 결과로 특정 어플리케이션에서 추가적인 컴퓨팅 파워나 에너지 효율을 얻고자 하면 엔지니어는 더 좋은 성능과 저전력을 가진 COM모듈을 간단히 교체하면 된다. 이런 표준화는 엔지니어에게 특정 COM모듈 제조사에 종속되지 않아도 되는 장점을 가져다준다.
COM Express™- 연혁
커넥터 형태는 총 5가지가 있는데, 이는 PCI, PCIe, PEG, Serial ATA (SATA), LVDS, USB, Gigabit Ethernet, AC97, GPIO에 따라 달라진다.
COM의 지난 10년의 발자취
COM의 발전은 10년여 전부터 시작 되었다. 1998년 DIMM PC, 2000년에 ETX, 그리고 2년 후인 2002년에 Kontron은 PCI기반 신용카드 사이즈의 X-board를 시장에 소개했으며 2004년에 PCI Express bus 제품 출시와 ETXexpress제품군을 시장에 소개 했다. 그리고 2005년 7월 PICMG를 이끌던 Kontron과 Intel을 포함한 4개사는 최초의 COM(95mm x 125mm dimensions)표준을 발표하게 된다. 이후 45nm프로세서 출시에 따
COM Express™이전의 COM(예, DIMM-PC, X-board)대비 가장 큰 차이점은 모듈과 케리어보드 사이의 커넥터이다. 기존의 Card-edge 커넥션방식 대신 COM Express™에서는 미래 지향적인 커넥터를 사용한다. 기존의 Card-edge커넥터 방식의 경우 높은 신호 감쇄로 인한 길이의 제약, COM Express™보다 떨어지는 EMC특성, 진동, 충격에 약한 특성을 가지고 있다.
이에 반해, COM Express™는 개발자에게 의미 있는 장점들을 제공하는데, 빠른 시장 대응력과 새로운 설계에 따른 위험성을 줄이고 최적화가 가능하며, 뛰어난 확장성과 모듈간 교체가 가능한 장점이 있다. 특히 장기적으로 제품공급이 가능하며, 미래의 의미 있는 기술을 유연하게 수용할 수 있다.
모든 요구조건을 충족할 수 있는 표준 Form Factor
PICMG에서는 COM Express™가 성공의 열쇠임을 전망하고 있다.
COM Express™표준화가 시작되었을 때 이미 해당 어플리케이션에 대한 고려와 컴퓨터 부품의 소형화가 여러 컨소시엄 의해 이미 고려되었다.
COM Express™의 Basic form factor(125mm x 95mm)는 기존에 이미 성공한 ETX에서부터 새롭게 태어났으며, ETX의 큰 성공을 다시 이어가고 있다.
또한 Kontron은 점점 소형화 되는 칩셋 및 고객의 요구에 부흥하여 95mm x 95mm사이즈의 microETXexpress짋 출시하였는데, 이는 새로운 프로세서의 보다 적은 소비전력과 낮은 발열로 인해 효율적인 쿨링 기술이 적용되어 있다. 하지만 기존의 Basic form factor군과 비교하여 단지 사이즈만 변경 되었을 뿐, 기타 인터페이스 및 특성은 100호환성을 갖기 때문에 고객들은 좀 더 넓은 선택권을 가지 수 있게 되었다. 마운팅 홀의 위치가 기존의 Basic과 동일하여 COM Express™의 Basic과 microETXex press짋 제품은 교체 및 업그레이드가 용이하다.
COM Express, ATOM시대로 진입
Computer-on-Modules에 Intel Atom 마이크로 아키텍처의 도입은 2008년 COM Express™표준에 있어 획기적인 사건이었다. Atom프로세서를 이용한 COM은 x86의 다양한 기능이 필요한 임베디드 분야에서 작고, 일부 배터리를 이용하는(에너지 효율이 좋아야 하는) 어플리케이션의 업그레이드에 적합하다. 가령 RFID리더, 안내서비스 장치, 금전등록기, 모바일 의료기기, 분산된 산업용 제어시스템, 모바일 자동차 진단장비, 슬롯머신, 태양열 POS/POI시스템 등이 이에 해당 된다.
프로세서의 소형화와 현저한 소비전력 감소로 모듈의 크기를 더욱 작게 만들 수 있게 된 것이다. COM Express™호환 모듈들의 Ultra버전을- Kontron의 nanoETXexpress제품-이용하여 COM은 신용카드 크기(84mm x 55mm)구현이 가능해 졌고, 보드 레이아웃 및 커넥터의 표준을 통하여 소형 DIMM PC처럼 더욱 작은 form factor그룹을 강화하고 있다.
이전 소형 form factor응용들에서 이전 및 대체가 쉽도록 입력전압은 5~14V로 전압범위가 확장 되었으며, 소형화 되어감에도 불구하고 Ultra는 여전히 커다란 Basic이나 microETXexpress 제품군들과 커넥터 핀 타입1를 통화여 호환이 가능하다.
효율성 향상을 위한 커스터마이징
Kontron의 nanoETXexpress-SP와 microETXexpress-SP 모듈은 다음 기능들을 갖추고 있다.
- PCIe-to-SATA bridge enabling both SATA and PATA
- PCIe-to-PATA bridge to tie PATA Flash to the nanoETXexpress-SP
- PCIe-Hub to multiply the available PCIe lanes
- PCIe-to-PCI bridge to support legacy devices
- Ethernet controller
이들 추가적인 브릿지와 컨트롤러는 Kontron의 전체 COM Express제품 군 내에서 손쉬운 통합과 확장성에 도움이 되지만 반드시 모든 기능들을 다 갖출 필요는 없다. 대신 효율성 위하여 모듈들은 커스터마이징 된 형태로 공급이 가능하다. 필요하지 않은 디바이스의 브릿지나 컨트롤러를 제거하여 microETXexpress-SP모듈의 소비전력을(full load 시) 최소 5.5W까지 줄일 수 있고, 보다 적은 수의 콤퍼넌트들이 필요하기 때문에 고객들은 비용절감 효과를 볼 수 있다. 이런 식으로 microETXexpress-SP와 nanoETXexpress COM모듈들은 적은 에너지 소모, 소형화, 배터리 전원, 그리고 모바일 장치들의 다양한 요구사항들을 완벽하게 충족시킨다.
성장하는 시장
COM Express™표준의 중요성은 현재 모듈 시장 조사에서도 나타나고 있다.
2007년 ETX 모듈은 54의 시장점유율을 가지지만 2010년에는 26까지 감소 될 것으로 예측 되는 반면에 41였던 COM Express모듈 시장 점유율은 72까지 상승 될 것으로 기대되고 있다. 기타, XTX와 DIMM PC모듈이 나머지 시장을 차지 할 것이다(source: VDC Research Group MCBREA 2008)
VDC는 고성능 및 기술적으로 성숙된 Computer-on-Module에 주목할 것을 권고하고 특히 COM Express™를 추천하고 있다.
최신 산업기술 분야에서 부상하고 있는 COM Express™보드 기반의 뛰어난 기술혁신들이 COM Express™의 지속적인 성장을 분명히 보여주고 있는데, 예를 들어, 초음파 스캐너 또는 위험 환자를 위한 모바일 컨트롤 장비 등 이동형 최첨단 인명구조 장비가 의료 분야에서 개발되고 있다. 이런 환경에서는 높은 신뢰성과 검증된 COM모듈이 요구 된다.
COM Express™ 표준은 기술 선도적인 form factor
COM Express™는 인터페이스 및 핀맵에서 100 호환 가능한 단일 플랫폼으로서 개발자들의 구상과 설계를 구현할 수 있게 도울 수 있는 유일한 플랫폼이다. 2005년 등장 이래로 시장에서 많은 검증을 거쳐 오면서 기구 및 전기적인 측면에서 대표적 표준으로 자리 잡았고, 확장성, 교체성 및 상호 호환성을 가지면서 소형화에서 멀티코어까지 다양한 솔루션을 제공할 수 있다. 추가적으로 COM Express™는 수많은 산업계 표준을 수용하고 있을 뿐만 아니라 계속 성장하고 있다. 지난 과거와 앞으로의 전망에서도 COM Express™는 사실상 모듈 시장에서 대표적인 표준으로 남아 있게 될 것이다.
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