La tecnologia non si ferma mai, e nemmeno noi
Piattaforme Mini-ITX convalidate e progettate per un'implementazione affidabile in ambienti industriali, edge e sistemi embedded.
Progettazione personalizzata Mini-ITX
Progettazione personalizzata di schede Mini-ITX e ODM
Modificate una piattaforma Mini-ITX esistente oppure sviluppate una nuova scheda madre tenendo conto dei vincoli relativi a I/O, alimentazione, aspetti meccanici, termici, software e ciclo di vita del vostro sistema. Aiutiamo i team di ingegneri a determinare cosa può essere modificato, cosa la piattaforma del processore è effettivamente in grado di supportare e quando un requisito richiede un nuovo PCB anziché un altro adattatore.
La scheda standard ci sta quasi?
Quando una scheda Mini-ITX personalizzata diventa la scelta ingegneristica migliore
Una scheda madre personalizzata è giustificata quando il vincolo risiede proprio nella scheda stessa. Il processore potrebbe essere adeguato, ma il sistema di produzione continua a non funzionare perché mancano le interfacce necessarie, i connettori sono posizionati in punti errati, l’espansione occupa troppo spazio oppure l’architettura di alimentazione disponibile non è compatibile con l’apparecchiatura.
Lo standard Mini-ITX fissa il profilo della scheda a 170 × 170 mm. All’interno di tale area, le risorse del processore, l’area del PCB, le zone di esclusione dei connettori, gli stadi di alimentazione, i canali di instradamento e le zone di raffreddamento si contendono lo spazio. Un requisito che sembra semplice a livello di sistema può quindi richiedere una riprogettazione a livello di scheda.
La combinazione di I/O richiesta non esiste
Il sistema richiede una combinazione specifica di Ethernet, COM, CAN, GPIO, USB, display, dispositivi di archiviazione o espansioni che non può essere implementata in modo ottimale con una scheda madre di serie.
L'attuale consiglio di amministrazione non è in linea con il prodotto
Le porte I/O posteriori, i connettori interni, le uscite dei cavi, le zone dei dissipatori di calore o l'altezza dei componenti entrano in conflitto con il case, anche se la piattaforma di elaborazione è compatibile.
I requisiti elettrici sono cambiati
La tensione di ingresso, le protezioni, l'alimentazione delle periferiche, i limiti ambientali o i requisiti relativi al ciclo di vita superano i livelli per cui la scheda madre originale era stata progettata.
Piattaforme di riferimento → Verifica delle dimensioni e degli spazi liberi per schede Mini-ITX →
Personalizzazione a livello di scheda
Cosa possiamo modificare su una scheda madre Mini-ITX
- Ethernet
- Numero di controller, architettura 1GbE/2,5GbE/10GbE, interfacce in rame o della famiglia SFP, porte di gestione e posizione dei connettori.
- COM, CAN e GPIO
- Canali RS-232/422/485, interfacce CAN, I/O digitali, ricetrasmettitori, requisiti di isolamento, connettori e configurazione dei pin specifica per l'applicazione.
- USB e display
- Assegnazione delle porte USB, connettori esterni o interni, HDMI, DisplayPort, LVDS, eDP, interfacce touch e topologia dei display.
- Archiviazione ed espansione
- Socket M.2, porte SATA, NVMe, larghezza degli slot PCIe, moduli wireless, topologia di archiviazione e interfacce per schede di espansione.
- Alimentazione CC
- Intervallo di ingresso, protezione, sequenza di funzionamento, linee di alimentazione periferiche, comportamento in standby, corrente dei connettori e requisiti di avvio.
- Meccanica del tabellone
- Disposizione degli I/O posteriori, posizione dei connettori interni, orientamento, altezza dei componenti, aree di esclusione, interfacce di montaggio e zone di raffreddamento.
Porte seriali multiple → Ingressi di alimentazione multipli → Porte Ethernet 10G multiple →
Architettura della piattaforma
I connettori richiesti devono corrispondere a risorse reali della CPU e del SoC
Definiremo il percorso dei dati prima di stabilire il numero di connettori. Gli standard PCIe 3.0, 4.0 e 5.0 funzionano rispettivamente a 8, 16 e 32 GT/s per corsia. Lo standard USB 3.2 definisce livelli di velocità di trasferimento di 5, 10 e 20 Gbps, mentre lo standard SATA 6 Gb/s definisce una velocità di collegamento di 6 Gb/s. Queste velocità di trasmissione non costituiscono garanzie di throughput applicativo; definiscono le interfacce che l'architettura deve allocare correttamente.
| Funzione richiesta | Cosa va mappato | Vincolo tipico |
|---|---|---|
| PCIe / M.2 | Larghezza dell’estremità, generazione, origine della corsia, biforcazione, e funzionamento simultaneo. | Lane del processore disponibili, uplink degli switch, risorse condivise e topologia dei controller. |
| USB | Porte host native, topologia hub, generazione del controller, tipo di connettore e dispositivi collegati. | Un hub aumenta il numero di porte, ma non aumenta la larghezza di banda della connessione con l'host a monte. |
| Ethernet | Architettura MAC/PHY o con controller discreti e la connessione di ciascun controller all’host. | Risorse PCIe, larghezza di banda del controller, alimentazione, supporto dei driver, e spazio disponibile per le porte I/O posteriori. |
| NVMe / SATA | Interfaccia di archiviazione, codifica M.2, assegnazione delle corsie, requisiti di avvio e dispositivi simultanei. | Le risorse M.2 e SATA possono essere condivise o mutuamente esclusive su un determinato processore o chipset. |
Tecnologia della piattaforma → Calcolatore del fabbisogno energetico per schede Mini-ITX →
Ammissione al corso di ingegneria
Cosa occorre prima di avviare una valutazione di fattibilità per una scheda personalizzata
Un brief di progettazione ben strutturato descrive i componenti collegati alla scheda madre, non solo la scheda madre stessa. L’assenza di informazioni relative al case, all’alimentazione, alle periferiche o al software può rendere inattendibile una mappa di porte altrimenti funzionante.
| Contributo tecnico | Cosa fornire | Cosa determina |
|---|---|---|
| Informatica e software | Carico di lavoro, tipo di processore, sistema operativo, memoria, acceleratore, metodo di avvio e driver necessari. | Piattaforma del processore, configurazione software di base, architettura della memoria, e risorse disponibili della piattaforma. |
| I/O e periferiche | Numero di porte, protocollo, velocità, dispositivo collegato, modalità elettrica, isolamento, configurazione dei pin e requisiti di utilizzo simultaneo. | Controller, ricetrasmettitori, allocazione delle risorse, e architettura dei connettori. |
| Potenza | Intervallo di tensione di ingresso, caratteristiche della sorgente, comportamento all’avvio, carico periferico e requisiti di protezione. | Architettura Power-tree, stadi di conversione, portata dei connettori e strategia di protezione. |
| Meccanica | Disegno dell'involucro, aperture posteriori, limiti di altezza, interfaccia del dissipatore di calore, aree da evitare e zone per i cavi. | Posizionamento dei connettori, ubicazione dei componenti critici e fattibilità meccanica. |
| Gamma di prodotti | Quantità dei prototipi, domanda annuale stimata, durata prevista del prodotto e requisiti relativi al controllo delle revisioni. | Strategia relativa ai componenti, decisioni sul riutilizzo dei progetti e pianificazione del ciclo di vita. |
Strategia di progettazione
Modificare una piattaforma collaudata o creare un nuovo circuito stampato Mini-ITX?
La soluzione a minor rischio è la modifica tecnica minima necessaria a soddisfare i requisiti del prodotto. Distinguiamo tra configurazione, riprogettazione del PCB e nuova architettura prima di procedere con la progettazione completa della scheda madre.
| Percorso di ingegneria | La migliore vestibilità | Risultato |
|---|---|---|
| Configurazione controllata | La scheda madre di riferimento soddisfa già i requisiti elettrici, meccanici e di I/O. | Uno SKU controllato che utilizza opzioni definite della distinta base, il montaggio dei connettori e le impostazioni di configurazione. |
| Riprogettazione di circuiti stampati basata su piattaforma | L'architettura del processore è adeguata, ma l'I/O, l'alimentazione, la disposizione dei connettori o gli aspetti meccanici non lo sono. | Un nuovo circuito stampato che mantiene, per quanto possibile, l'architettura collaudata della piattaforma. |
| Nuova architettura del consiglio di amministrazione | Nessuna piattaforma esistente è in grado di soddisfare i requisiti combinati in termini di potenza di calcolo, I/O, espandibilità, alimentazione e caratteristiche meccaniche. | Una nuova mappa delle risorse, uno schema architettonico, l’implementazione su PCB e la revisione della scheda. |
Revisione tecnica
Hai un elenco delle porte, uno schema a blocchi o un disegno dell'involucro?
Inviateci i vincoli inderogabili: carico di lavoro o preferenze relative al processore, interfacce richieste, potenza assorbita esatta, geometria dell’involucro, ambiente operativo, sistema operativo, quantità e durata prevista del prodotto. Valuteremo innanzitutto se il requisito richiede la progettazione di un nuovo PCB.
Dopo il congelamento del progetto architettonico
Dalla mappa delle risorse approvate allo schema e al layout del PCB
La progettazione del circuito stampato ha inizio dopo che sono stati concordati i principali percorsi di interfaccia e l’architettura del controller. In questa fase, il compito consiste nel riprodurre tale architettura dal punto di vista elettrico, meccanico e nei dati del circuito stampato necessari per la produzione.
- Definizione schematica I circuiti di supporto al processore di acquisizione, la memoria, i controller, i clock, i reset, i dispositivi di avvio, i rail di alimentazione, i sistemi di protezione, l'accesso per il debug e le interfacce esterne.
- Definizione di stackup e vincoli Stabilire la struttura di fabbricazione con il fornitore del PCB, quindi definire le strutture a impedenza controllata, i piani di riferimento, le regole relative alle coppie differenziali, la strategia dei via e i requisiti di alimentazione e corrente.
- Posizionamento critico Posizionare il processore, la memoria, i circuiti di clock, gli stadi di potenza, i controller ad alta velocità, i dispositivi M.2, i componenti magnetici di rete e i connettori tenendo conto dei vincoli elettrici, termici e di spazio all'interno dell'involucro.
- Routing dei circuiti stampati Tracciare le reti ad alta velocità e di alimentazione nel rispetto dei vincoli approvati, garantendo al contempo i percorsi di ritorno, la spaziatura, i requisiti di lunghezza, la fattibilità dei collegamenti secondari e l'accesso per i test.
- Progettazione e revisione DFM Verificare la coerenza tra schema e layout, le impronte, le distanze di sicurezza, le regole di produzione, l'accessibilità per l'assemblaggio, i punti di test, i disegni, l'identità della distinta base e i file di output sottoposti a controllo delle revisioni.
Calcolatore dell'impedenza dei circuiti stampati → Calcolatore della larghezza delle tracce su PCB → Calcolatore di corrente nei fori passanti dei circuiti stampati →
Basi di riferimento ingegneristiche
I requisiti di qualità dei circuiti stampati necessitano di uno standard ben definito e di una revisione
I requisiti di qualità devono essere riportati nelle specifiche di progetto, nei dati di fabbricazione e nei criteri di accettazione. Un riferimento IPC è utile solo se sono definiti il documento applicabile, la revisione, i requisiti di prodotto ed eventuali eccezioni specifiche del cliente.
- IPC-2221C
- Standard generico di progettazione dei circuiti stampati utilizzato come base per i requisiti di progettazione dei PCB, insieme alla norma di settore applicabile.
- IPC-6012F
- Specifiche di qualificazione e prestazioni per circuiti stampati rigidi, comprese le strutture multistrato e con fori metallizzati.
- IPC-A-600M
- Revisione del 2025 dello standard di accettabilità utilizzato per la valutazione delle condizioni osservabili sui circuiti stampati prodotti.
- IPC-A-610J
- Standard di accettabilità 2024 per i gruppi elettronici completati dopo che il PCB è entrato in fase di assemblaggio.
- J-STD-001J
- Requisiti per il 2024 relativi a materiali, metodi, controllo dei processi e verifica per i gruppi elettronici saldati.
- Requisiti specifici del progetto
- Per il prodotto effettivo sono definiti il sistema dei materiali, la struttura in rame, i criteri di ispezione, le prove speciali, la documentazione e i requisiti di collaudo .
Rilascio controllato del progetto
Cosa esce dalla fase di progettazione personalizzata delle schede
Un progetto è pronto per passare alla fase di ingegnerizzazione quando la revisione approvata può essere identificata in modo univoco e il team addetto al prototipo sa sia cosa è stato definito nel CAD sia cosa richiede ancora una verifica fisica.
Architecture Record
Schema a blocchi approvato, scelta della piattaforma, mappa delle risorse I/O, topologia di archiviazione ed espansione, architettura di alimentazione, vincoli meccanici e rischi irrisolti relativi al prototipo.
Dati di produzione
Schema pubblicato, layout del PCB, risultati della produzione, dati di assemblaggio, revisione della distinta base, dati di posizionamento, disegni, requisiti di stratificazione, e identificativo della revisione della scheda.
Lista di controllo del prototipo
Aspetti relativi alla scheda che richiedono prove concrete a livello hardware, quali il comportamento delle guide, il boot, la memoria, le interfacce, i collegamenti ad alta velocità, il comportamento termico, l’adattamento meccanico e le periferiche collegate.
Il pacchetto di rilascio diventa il riferimento tecnico per la fabbricazione del prototipo, l'assemblaggio, la messa in funzione e la successiva validazione. Tali fasi generano i propri risultati di collaudo, anziché modificare in modo informale la documentazione di progettazione.
FAQ
Domande tecniche relative alla progettazione ODM personalizzata di schede Mini-ITX
Lo standard Mini-ITX definisce il processore, la memoria o l'architettura elettrica?
No. Il fattore di forma Mini-ITX definisce la struttura fisica della scheda, comprese le dimensioni di 170 × 170 mm e la compatibilità meccanica. La famiglia di processori, l’architettura della memoria, i controller I/O, il progetto di alimentazione e la maggior parte delle caratteristiche del sistema rimangono decisioni relative alla progettazione della scheda.
È possibile mantenere un'immagine del sistema operativo esistente dopo una riprogettazione del PCB?
A volte. Mantenere la stessa piattaforma di elaborazione e gli stessi controller principali può ridurre le modifiche al software, ma una riprogettazione del PCB può comunque alterare i controller Ethernet, di archiviazione, USB, GPIO e seriali, il comportamento ACPI, l'enumerazione dei dispositivi o la configurazione del firmware. La compatibilità dei driver e del sistema operativo deve quindi essere verificata rispetto alla revisione finale dell'hardware.
È possibile sostituire dei componenti dopo il rilascio del progetto della scheda madre?
Dovrebbero essere gestiti attraverso un processo di modifica tecnica. Un componente sostitutivo che appaia elettricamente simile può comunque modificare il firmware, la temporizzazione, il comportamento termico, l’integrità del segnale, lo stato di qualificazione, il rischio legato al ciclo di vita o i parametri di produzione.
È necessario completare l'alloggiamento prima di iniziare la progettazione del circuito stampato?
Non è necessario che l’involucro sia già in produzione, ma l’ involucro meccanico di riferimento deve essere stabile prima che il posizionamento venga definito definitivamente. Le aperture posteriori, la posizione dei connettori, i punti di fissaggio, le interfacce dei dissipatori di calore, le zone riservate ai cavi e i limiti di altezza influenzano direttamente il posizionamento del PCB.
Una revisione dello schema conclusasi con esito positivo significa che la scheda è pronta per la produzione?
No. La revisione schematica risolve i problemi di progettazione logica ed elettrica in quella fase. L'implementazione sul circuito stampato, i dati di produzione, la messa in funzione del prototipo, i test hardware e la validazione del sistema devono ancora dimostrare che il progetto approvato funzioni come previsto.