工業電腦的應用越來越多元，嵌入式電腦模組可兼顧設計時程與成本的特色，將廣為系統整合廠商青睞，由於此類模組具有一定的技術深度，系統整合廠商在導入前可善用工業電腦業者的諮詢服務，讓產品設計最佳化。

工業電腦的應用場域多元，其產品特色是少量多樣，需要一定程度的客製化設計，不過為顧及上市時程與成本，業者大多會選擇模組化方式，以組裝方式完成產品設計，嵌入式電腦模組（COM）就是其中的重要類別。

嵌入式電腦模組的規格由PICMG協會主導，並制定出COM Express規範，並持續推出各種介面標準，主要定義尺寸規格、電壓輸入、I/O介面等規格。COM Express的尺寸可分為基本型、緊湊型與迷你型，使用者可依照本身應用需求選擇，例如迷你型就可應用於空間狹小或需要攜帶移動的可持式裝置中，透過其小型輕量設計，給整體設備內部保留更多的設計空間。

彈性設計解決時程與成本問題

嵌入式電腦模組的概念是在單一電路板上嵌入處理器和記憶體，再透過成排連接器連接載板，載板則有電源與輸出入埠。此類架構的最大好處是具備彈性與開發速度，由於工業電腦會因用產業與場域有不同的I/O需求，但如果整體板卡重新開發設計，會耗費大量時間與資源。

圖1 : 物聯網的應用越來越多元，嵌入式電腦模組的彈性與快速開發特色，將可滿足市場需求。（source：IoT Business News）

嵌入式電腦模組的做法則是將處理器、記憶體另設計為嵌入式電腦模組，工程師只需專心設計載板，完成後在選擇合適規格的嵌入式電腦模組，組裝後即可出貨，另外，工業電腦廠商或系統整合業者若需升級產品，也不必重新設計電路板，只需更動COM模組，就可將CPU升級至下一代。

除了避免曠日廢時的整體電路板設計外，嵌入式電腦模組的另一個優勢是解決備料問題。零組件因迭代而停產，往往系統廠商的最大困擾，尤其部分特殊領域的系統使用壽命，常常高達10年，但一般晶片供應商對嵌入式的供貨保證無法滿足此需求，隨著使用時間越久，電路板上相關零件停產的比例就越高，若要為板上所有組件都進行備料，將造成廠商巨大的成本壓力，嵌入式電腦模組即可解決此問題。

透過此類架構，系統整合廠商只須選擇合適的板卡尺寸與樣式，即便模組選用不同的處理器或晶片組，也不會影響載板，不必因晶片廠商停止供貨，而為產品改版，藉此降低備料成本。

圖2 : COM Express的尺寸可分為基本型、緊湊型與迷你型，迷你型就可應用於空間狹小或需要攜帶移動的可持式裝置中。（source：Maven）

至於嵌入式電腦模組的缺點則是相容性。雖然PICMG協會已制定出COM Express規範，廠商也依標準設計模組與載板，但在實際組裝時，仍會出現無法運作的情況，要解決此一問題，目前的做法都是由工程師持續測試訊號，找出設計缺陷。

不過，這種方式需要耗費大量資源與工作人員的往返時間，因此後來有業者開發出主動服務模式，從板卡設計的前、中、後三個階段著手。在設計前期先提供完整資訊，讓客戶知道每一模組特性，打樣前再檢視客戶載板上的電源、硬碟或USB等元件與I/O功的線路設計，樣本完成後，由工程師與客戶共同檢驗開機狀況，藉此確保產品的可行性。

另外，工業電腦廠商現在也可提供已通過驗證且經常性使用的設計，讓系統整合廠商應用在載板上，例如事先備妥常用且已驗證完成的的電源設計，在設計時直接套用，免去線路除錯的困擾，並縮短設計時程，其他像是散熱、機構設計等，也都可沿用此方式。

智慧化軟體強化管理效益

在軟體方面，現在廠商已推出智慧化管理軟體，這類軟體式是依據嵌入式應用程式編程介面所設計的API，因此在COM Express Mini的應用上效果相當明顯，例如將溫度、電源、看門狗等驅動程式與API都先行備妥，未來板卡更動設計或晶片組迭代時，系統整合商仍可以原有程式而無需改寫得狀態下，使用該類型軟體取得板卡上的相關資訊與應用。

智慧化管理軟體可為系統整合業者帶來四大優勢，包括簡化系統升級、提升系統穩定性、安全性更有保障、配置設計容易，在簡化系統升級方面，由於API規格統一，當系統升級更換板卡時，並不需要重新設定原有功能即可運作，在系統整合時，由於各種核心都已內建，只要從中彼此串連即可，大幅縮短了系統整合的設計時間。

在系統穩定性部分，嵌在板卡上的管理軟體，不會因作業系統當機而停擺，此外也可設置遠端救援系統，當位於遠端的系統當機或出現異常訊號時，此系統會自動診斷硬體設備，並發出相關報告的電子郵件通知遠方的管理者，這時管理者可藉由相關報告瞭解現場狀況，在決定是否要重新啟動系統。

一般板卡過熱時，整體系統仍然會停擺，針對此疑慮，一般的硬體設計都是風扇解決過熱問題，這時可利用軟體智慧控制風扇。

相較於一般風扇只要系統啟動就會開始運轉，直到系統停機，用軟體搭配感測器的做法，則會偵測系統內部溫度，當溫度達到預設值時才會開始運轉，溫度降回到設定值即逕行停止，藉此兼顧穩定性與節能考量。

安全性部分，則可把所有的功能資料加密於晶片上。以往的系統，解密都於BIOS進行，在此系統中，則可設計雙重防護，相較於紀錄在作業系統上的做法，其破解難度更高，在對安全要求更高的產業如金融、醫療等，其資安等級可再次提升。

善用IPC專業讓產品最佳化

隨著智慧化趨勢的加快，工業電腦的應用越來越多元，嵌入式電腦模組可兼顧設計時程與成本的特色，將廣為系統整合廠商青睞，目前各工業電腦業者的產品布局也非常完整，再加上長時間的業務推廣，各業者都已累積豐富的專業經驗，由於此類模組具有一定的技術深度，系統整合廠商在導入前可善用工業電腦業者的諮詢服務，讓產品設計最佳化。

**刊頭圖（source：Diamond Systems）