Conception sur mesure de cartes mères Mini-ITX

Conception sur mesure de cartes Mini-ITX et services ODM

Modifiez une plateforme Mini-ITX existante ou développez une nouvelle carte mère en tenant compte des contraintes liées aux E/S, à l'alimentation, à la mécanique, à la thermique, aux logiciels et au cycle de vie de votre système. Nous aidons les équipes d’ingénieurs à déterminer ce qui peut être modifié, ce que la plateforme processeur peut réellement prendre en charge, et à quel moment une exigence nécessite un nouveau circuit imprimé plutôt qu’un simple adaptateur.

Passer en revue les plateformes de référence Discuter des exigences relatives au conseil d'administration

La planche standard s'adapte presque ?

Quand une carte Mini-ITX sur mesure s'impose comme le meilleur choix technique

La conception d'une carte mère sur mesure se justifie lorsque la contrainte réside au niveau de la carte elle-même. Le processeur peut être adapté, mais le système de production peut tout de même présenter des défaillances car les interfaces requises font défaut, les connecteurs ne sont pas placés aux bons endroits, les extensions occupent trop d'espace ou l'architecture d'alimentation disponible n'est pas adaptée à l'équipement.

Le format Mini-ITX fixe les dimensions de la carte à 170 × 170 mm. À l'intérieur de cet espace, les ressources du processeur, la surface du circuit imprimé, les zones d'exclusion des connecteurs, les étages d'alimentation, les chemins de câblage et les zones de refroidissement se disputent toutes l'espace disponible. Une exigence qui semble simple au niveau du système peut donc nécessiter une refonte au niveau de la carte.

La combinaison d'E/S demandée n'existe pas

Le système nécessite une combinaison spécifique de ports Ethernet, COM, CAN, GPIO, USB, d'écrans, de dispositifs de stockage ou de modules d'extension qui ne peut pas être mise en œuvre de manière optimale avec une carte mère standard.

La carte actuelle n'est pas adaptée au produit

Les ports E/S arrière, les connecteurs internes, les sorties de câbles, les zones de dissipateurs thermiques ou la hauteur des composants entrent en conflit avec le boîtier, même si la plate-forme informatique est compatible.

Les exigences en matière d'installation électrique ont changé

La tension d'entrée, les protections, l'alimentation des périphériques, les limites environnementales ou les exigences en matière de cycle de vie dépassent ce pour quoi la carte mère d'origine avait été conçue.

Plateformes de référence → Vérificateur de dimensions et d'espace libre pour cartes Mini-ITX →

Personnalisation au niveau de la carte mère

Ce qu'on peut modifier sur une carte mère Mini-ITX

Ethernet: Nombre de contrôleurs, architecture 1 GbE/2,5 GbE/10 GbE, interfaces cuivre ou de la famille SFP, ports de gestion et emplacement des connecteurs.
COM, CAN et GPIO: Canaux RS-232/422/485, interfaces CAN, E/S numériques, émetteurs-récepteurs, exigences d'isolation, connecteurs et brochage spécifique à l'application.
USB et affichage: Répartition des ports USB, connecteurs externes ou internes, HDMI, DisplayPort, LVDS, eDP, interfaces tactiles et topologie d'affichage.
Stockage et extension: Emboîtements M.2, ports SATA, NVMe, largeur des emplacements PCIe, modules sans fil, topologie de stockage et interfaces pour cartes d'extension.
Alimentation en courant continu: Plage d'entrée, protection, séquence de fonctionnement, rails périphériques, comportement en veille, courant des connecteurs et exigences de démarrage.
Mécanique du plateau: Disposition des E/S arrière, emplacement des connecteurs internes, orientation, hauteur des composants, zones à éviter, interfaces de montage et zones de refroidissement.

Ports sériels multiples → Entrées d'alimentation multiples → Ports Ethernet 10G multiples →

Architecture de la plate-forme

Les connecteurs demandés doivent correspondre à des ressources réelles du processeur et du SoC

Nous déterminons le chemin de données avant de fixer le nombre de connecteurs. Les normes PCIe 3.0, 4.0 et 5.0 fonctionnent respectivement à 8, 16 et 32 GT/s par voie. La norme USB 3.2 définit des niveaux de débit de transfert de 5, 10 et 20 Gbit/s, tandis que la norme SATA 6 Gb/s définit un débit de liaison de 6 Gb/s. Ces débits de signalisation ne constituent pas des garanties de débit applicatif ; ils définissent les interfaces que l’architecture doit allouer correctement.

Fonction demandée	Ce qu'il faut cartographier	Contrainte typique
PCIe / M.2	Largeur des extrémités, génération, origine des voies, bifurcation, et fonctionnement simultané.	Lignes de processeur disponibles, liaisons montantes du commutateur, ressources partagées, et topologie des contrôleurs.
USB	Ports hôtes natifs, topologie en concentrateur, génération de contrôleurs, type de connecteur et périphériques connectés.	Un concentrateur augmente le nombre de ports, mais n'augmente pas la bande passante de la connexion de son hôte en amont.
Ethernet	Architecture MAC/PHY ou à contrôleurs discrets, et la connexion de chaque contrôleur à l'hôte.	Ressources PCIe, bande passante du contrôleur, alimentation, prise en charge des pilotes, et espace disponible pour les E/S arrière.
NVMe / SATA	Interface de stockage, codage M.2, attribution des voies, conditions de démarrage et périphériques simultanés.	Les ressources M.2 et SATA peuvent être partagées ou mutuellement exclusives sur un processeur ou un chipset donné.

Technologie de plateforme → Calculateur de puissance pour cartes mères Mini-ITX →

Admission en ingénierie

Éléments nécessaires avant de lancer une étude de faisabilité pour une carte sur mesure

Un cahier des charges bien conçu décrit les composants associés à la carte mère, et pas seulement la carte mère elle-même. L'absence d'informations concernant le boîtier, l'alimentation, les périphériques ou les logiciels peut invalider un schéma de raccordement qui serait par ailleurs fonctionnel.

Contribution technique	Documents à fournir	Ce que cela détermine
Informatique et logiciels	Charge de travail, processeur recommandé, système d'exploitation, mémoire, accélérateur, méthode de démarrage et pilotes requis.	Plateforme processeur, configuration logicielle de référence, architecture mémoire, et ressources disponibles sur la plateforme.
E/S et périphériques	Nombre de ports, protocole, débit, périphérique connecté, mode électrique, isolation, brochage et exigences en matière d'utilisation simultanée.	Contrôleurs, émetteurs-récepteurs, allocation des ressources, et architecture des connecteurs.
Puissance	Plage de tension d'entrée, caractéristiques de la source, comportement au démarrage, charge périphérique et exigences en matière de protection.	Architecture de l'arbre d'alimentation, étages de conversion, caractéristiques nominales des connecteurs et stratégie de protection.
Mécanique	Plan du boîtier, ouvertures arrière, limites de hauteur, interface du dissipateur thermique, zones interdites et zones de câblage.	Emplacement des connecteurs, position des composants critiques, et faisabilité mécanique.
Gamme de produits	Nombre de prototypes, demande annuelle estimée, durée de vie prévue du produit et exigences en matière de contrôle des révisions.	Stratégie relative aux composants, choix en matière de réutilisation des conceptions, et planification du cycle de vie.

Stratégie de conception

Modifier une plateforme éprouvée ou créer un nouveau circuit imprimé Mini-ITX ?

La solution la moins risquée consiste à apporter la modification technique la plus minime permettant de répondre aux exigences du produit. Nous distinguons la configuration, la refonte du circuit imprimé et la nouvelle architecture avant de nous engager dans la conception complète de la carte mère.

Parcours d'ingénierie	Meilleur ajustement	Résultat
Configuration contrôlée	La carte mère de référence répond déjà aux exigences électriques, mécaniques et en matière d'E/S.	Une référence gérée utilisant des options de nomenclature définies, l'équipement des connecteurs et des paramètres de configuration.
Refonte de circuits imprimés basée sur une plateforme	L'architecture du processeur convient, mais ce n'est pas le cas pour les E/S, l'alimentation, l'emplacement des connecteurs ou les aspects mécaniques.	Un nouveau circuit imprimé qui conserve autant que possible l'architecture éprouvée de la plateforme.
Nouvelle architecture de la carte mère	Aucune plateforme existante ne peut répondre à l'ensemble des exigences en matière de puissance de calcul, d'E/S, d'évolutivité, d'alimentation et de caractéristiques mécaniques.	Une nouvelle carte des ressources, une architecture schématique, une implémentation sur circuit imprimé et une révision de la carte.

Revue technique

Disposez-vous d'une liste des ports, d'un schéma fonctionnel ou d'un plan de boîtier ?

Veuillez nous communiquer les contraintes impératives : charge de travail ou préférence en matière de processeur, interfaces requises, puissance d'alimentation exacte, géométrie du boîtier, environnement d'exploitation, système d'exploitation, quantité et durée de vie prévue du produit. Nous déterminerons dans un premier temps si ces exigences nécessitent la conception d'un nouveau circuit imprimé.

Soumettre les documents requis par le conseil d'administration

Après le gel de l'architecture

De la carte des ressources validées au schéma et à la disposition du circuit imprimé

La conception des circuits imprimés commence une fois que les principaux chemins d'interface et l'architecture du contrôleur ont été validés. À ce stade, la tâche consiste à transposer cette architecture sur le plan électrique et mécanique, ainsi qu'à générer des données de fabrication des circuits imprimés.

Définition schématique Circuits de prise en charge du processeur de capture, mémoire, contrôleurs, horloges, commandes de réinitialisation, périphériques de démarrage, lignes d'alimentation, protection, accès de débogage, et interfaces externes.
Définition de l'empilement et des contraintes Définir la configuration de fabrication avec le fournisseur de circuits imprimés, puis définir les structures à impédance contrôlée, les plans de référence, les règles relatives aux paires différentielles, la stratégie de vias et les exigences en matière d'alimentation et de courant.
Placement critique Disposer le processeur, la mémoire, les horloges, les étages de puissance, les contrôleurs haute vitesse, les périphériques M.2, les composants magnétiques réseau et les connecteurs en tenant compte des contraintes électriques, thermiques et liées au boîtier.
Tracé de circuits imprimés Tracer les réseaux à haut débit et d'alimentation électrique en respectant les contraintes approuvées, tout en préservant les voies de retour, l'espacement, les exigences de longueur, la faisabilité des dérivations et l'accès aux tests.
Révision de la conception et de la fabrication (DFM) Vérifier la cohérence entre le schéma et le tracé, les empreintes, les dégagements, les règles de fabrication, l'accès pour l'assemblage, les points de test, les plans, l'identité de la nomenclature et les fichiers de sortie soumis au contrôle des révisions.

Calculateur d'impédance des circuits imprimés → Calculateur de largeur de piste de circuit imprimé → Calculateur de courant des vias de circuits imprimés →

Base de référence technique

Les exigences de qualité relatives aux circuits imprimés nécessitent une norme bien définie et une mise à jour

Les exigences de qualité doivent être consignées dans le cahier des charges du projet, les données de fabrication et les critères de réception. Une référence IPC n'est utile que lorsque le document applicable, la révision, les exigences relatives au produit et toute exception spécifique au client sont clairement définis.

IPC-2221C: Norme générique de conception des cartes de circuits imprimés, utilisée comme référence pour définir les exigences de conception des circuits imprimés, en complément de la norme sectorielle applicable.
IPC-6012F: Spécifications techniques et de performance relatives aux circuits imprimés rigides, y compris les modèles multicouches et à trous métallisés.
IPC-A-600M: Révision en 2025 de la norme d’acceptabilité utilisée pour évaluer les défauts observables sur les cartes de circuits imprimés fabriquées.
IPC-A-610J: Norme d'acceptabilité 2024 pour les assemblages électroniques finis, une fois que le circuit imprimé est entré en phase d'assemblage.
J-STD-001J: Exigences pour 2024 concernant les matériaux, les méthodes, le contrôle des processus et la vérification des assemblages électroniques soudés.
Exigences spécifiques au projet: Le système de matériaux, la construction en cuivre, les critères de contrôle, les essais spécifiques, la documentation et les exigences de réception sont définis pour le produit concerné.

Certifications et normes de qualité →

Validation contrôlée de la conception

Ce qui sort de la phase de conception des cartes sur mesure

Une conception est prête à passer à la phase d'ingénierie lorsque la révision validée peut être identifiée sans ambiguïté et que l'équipe chargée du prototype sait à la fois ce qui a été défini en CAO et ce qui nécessite encore une vérification physique.

Architecture Record

Schéma fonctionnel approuvé, choix de la plateforme, carte des ressources d'E/S, topologie de stockage et d'extension, architecture d'alimentation, contraintes mécaniques et risques liés au prototype non résolus.

Données de fabrication

Schéma publié, agencement du circuit imprimé, résultats de fabrication, données d'assemblage, révision de la nomenclature, données de placement, plans, spécifications d'empilement, et identifiant de révision de la carte.

Liste de contrôle du prototype

Éléments au niveau de la carte nécessitant des tests matériels, tels que le comportement du rail, le démarrage, la mémoire, les interfaces, les liaisons haut débit, le comportement thermique, l'ajustement mécanique et les périphériques connectés.

Le dossier de lancement devient la référence technique pour la fabrication du prototype, son assemblage, sa mise en service et la validation qui s'ensuit. Ces étapes génèrent leurs propres résultats de test, plutôt que de modifier de manière informelle le dossier de conception.

Validation technique → Tous les services d'ingénierie →

FAQ

Questions techniques relatives à la conception ODM de cartes mères Mini-ITX sur mesure

La norme Mini-ITX définit-elle le processeur, la mémoire ou l'architecture électrique ?

Non. Le format Mini-ITX définit la structure physique de la carte, notamment ses dimensions (170 × 170 mm) et sa compatibilité mécanique. Le choix de la famille de processeurs, l'architecture mémoire, les contrôleurs d'E/S, la conception de l'alimentation, ainsi que la plupart des fonctionnalités du système relèvent des choix de conception de la carte.

Une image du système d'exploitation existante peut-elle être conservée après une refonte du circuit imprimé ?

Parfois. Le fait de conserver la même plateforme de processeur et les principaux contrôleurs peut limiter les modifications logicielles, mais une refonte du circuit imprimé peut tout de même modifier les contrôleurs Ethernet, de stockage, USB, GPIO et série, le comportement ACPI, l'énumération des périphériques ou la configuration du micrologiciel. La compatibilité des pilotes et du système d'exploitation doit donc être vérifiée par rapport à la version finale du matériel.

Est-il possible de remplacer des composants après la mise sur le marché de la carte mère ?

Ils doivent faire l'objet d'un processus de modification technique. Un composant de remplacement qui semble électriquement similaire peut néanmoins modifier le micrologiciel, la synchronisation, le comportement thermique, l'intégrité du signal, le statut de qualification, le risque lié au cycle de vie ou les paramètres de fabrication.

Faut-il finaliser le boîtier avant de commencer la conception du circuit imprimé ?

Il n'est pas nécessaire que le boîtier soit en version de série, mais l' enveloppe mécanique critique doit être stabilisée avant que le placement ne soit figé. Les ouvertures arrière, l'emplacement des connecteurs, les points de fixation, les interfaces avec les dissipateurs thermiques, les zones de câblage et les limites de hauteur ont une incidence directe sur le placement des composants sur le circuit imprimé.

Une validation réussie du schéma signifie-t-elle que le circuit imprimé est prêt pour la production ?

Non. La revue schématique permet de résoudre les problèmes de conception logique et électrique à ce stade. La mise en œuvre sur circuit imprimé, les données de fabrication, la mise en service du prototype, les tests matériels et la validation du système concerné doivent encore démontrer que la conception validée fonctionne comme prévu.

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