TWM651288U - 基於osm-l標準的微型all in one電腦晶片系統 - Google Patents
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Abstract
本創作提出一種基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其包括：一系統電路載板，係為一長寬45mm*45mm大小的載板，該系統電路載板具有一載板頂層及載板底層，該載板頂層係設有一高度電路整合設計之整合線路，該載板底層係具有一SGeT所定義的OSM-L介面；一處理器系統晶片(SoC)，係電性連接而設於該載板頂層；一記憶體系統，係電性連接而設於該載板頂層；一電源線路模組，係電性連接而設於該載板頂層；一封罩殼蓋，該封罩殼蓋之底部呈透空而內部具有一容置空間，該容置空間用以設置該系統電路載板，該封罩殼蓋內之容置間隙係塗佈填設有散熱膏；如此一來，使其成為功能完整的一微型ALL IN ONE電腦晶片，並使該微型ALL IN ONE電腦晶片能如一種晶片(Chip/IC)形態般地便利廣泛應用於工業電腦、物聯網、邊緣運算、人工智慧和各種形態應用之計算中心，而成為產業間共同開發運作之標準。
Description
本創作係關於一種微型ALL IN ONE電腦晶片構成，尤指一種至少能將處理器、記憶體、電源等三大電腦關鍵元件，整合到微型電腦晶片系統上之基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統。
按，電腦設備的使用已是現代人於工作或生活上之常用設備，包括有個人電腦、工業電腦或其他特殊用途之電腦等。而電腦的硬體設備組成可分成四大單元，分別為中央處理器(CPU)、記憶體(Memory)、輸出入介面(I/O ports)和電源(PSU)。而電腦的進化係以中央處理器(CPU)為主，它決定電腦的運算力，所有軟體和輸出入介面(I/O)都要依它的能力，來設計各種不同應用和裝置，所以各類電腦主板製造商，都以中央處理器(CPU)的規劃來進行佈線設計、記憶體和電源之整合，因此也可以說CPU是電腦晶片的主流，並決定未來資訊與通信科技產業/ICT(Information and Communication Technology)的發展。
至於CPU、記憶體和電源的整合，通常都是配套的，即其彼此之間的變化，都是在有限空間內的擺放和佈線，並取得電磁效應的平衡，以避免相互干擾。I/O裝置常因客戶的應用場域差異而有很大的變化，有線的裝置要靠不同尺寸的連結器來傳輸，無線裝置則要靠不同波段頻率的晶片來傳送訊息。然，由於CPU、記憶體和電源/電源線路於現行電腦產業並未得到較佳之整合，未能使電腦微型晶片化而成為產業間共同運用的標準，使得電腦系統之設計仍具有其複雜度，並不利於開發時間之縮短和增加電腦系統之穩定度，顯非理想之電腦系統設計。
再者，近年來工業電腦領域已廣泛採用SMARC、Qseven、COMe和PC/104等系統模組標準，以實現嵌入式計算的高度整合和靈活性。而為了進一步推動這領域的發展，嵌入式技術標準化組織(SGeT)在2020年推出了開放式標準模組(OSM/Open Standard Module)，其中OSM-L標準採用45*45mm如郵票般的尺寸，應用於工業電腦的嵌入式系統，而使得近年來，OSM-L模組以其性能、成本以及空間效益，已成為眾多製造商在物聯網和邊緣運算領域的首選元件。因此，如何有效利用此OSM-L模組架構，並與電腦設備之主要構成單元來形成整體電腦晶片化整合設計，並得以推廣應用於工業電腦系統，應為業界應一併加以研發、突破之重點方向。
因此，針對習知現有電腦系統架構其研發設計上之缺失及其結構設計上未臻理想之事實，本案創作人即著手研發其解決方案，希望能開發出一種更具微型電腦晶片化、標準化及優化其相關性能之基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，以服務社會大眾及促進此業之發展，遂經多時之構思而有本創作之產生。
本創作之目的在於提供一種基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其能提供一個高度整合線路設計，置入CPU、記憶體和電源線路在一個微型電腦晶片長寬45mm*45mm大小的空間，使其成為功能完整的微型電腦晶片，而構成All-in-One電腦(AIOC)，並使這微型電腦晶片成為產業間共同運用的標準，以便簡化未來電腦設計的複雜度，並享有縮短開發時間和增加系統穩定度之優勢者。
本創作之再一目的在於提供一種基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其能提供納入一個業界所認同特定的介面而整合各類輸出入裝置，使達到與各類尺寸、形狀的主板之輸入介面溝通，達到傳送和控制之極佳功效目的者。
本創作之又一目的在於提供一種基於OSM-L標準的微型
ALL IN ONE電腦晶片系統，其能藉由導熱及封裝散熱的設計，使三合一高度整合各類輸出入裝置之線路所產生熱源的問題，得以有效排除散發而使溫度大為降低者。
本創作之另一目的在於提供一種基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其能藉由OSM-L標準提供了抗振動的PCB可焊接模組，並具有最大引腳面積比的精簡外形，進而兼顧了技術的擴展性，達到具有高性能和微型化之整合性需求，而能廣泛應用於物聯網、邊緣運算、人工智慧和各種形態應用之計算中心等領域者。
本創作為達上述目的所採用之技術手段，包括有：一系統電路載板，係為一長寬45mm*45mm之載板，該系統電路載板具有一載板頂層及載板底層，該載板頂層係設有一高度電路整合設計之整合線路，該載板底層係具有一SGeT所定義的OSM-L介面；一處理器系統晶片(SoC)，係電性連接而設於該載板頂層；一記憶體系統，係電性連接而設於該載板頂層；一電源線路模組，係電性連接而設於該載板頂層；一封罩殼蓋，係包括有一頂蓋及四周邊之側蓋，該封罩殼蓋之底部係呈透空，而使該封罩殼蓋內部具有一容置空間，該容置空間用以設置該系統電路載板，並使該OSM-L介面向下方顯露出，該封罩殼蓋與該系統電路載板、該處理器系統晶片(SoC)、該記憶體系統及該電源線路模組間係具有一容置間隙，該容置間隙係塗佈填設有一散熱膏。
在本實施例中，其中該載板底層之OSM-L介面並定義了662個接腳/節點以作為與外連接的介面。
在本實施例中，其中該整合線路係至少包括有：一用以設至該處理器系統晶片(SoC)之第一模組區、一用以設至該記憶體系統之第二模組區及一用以設至該電源線路模組之第三模組區。
在本實施例中，其中該OSM-L介面係使用對稱LGA封裝，而觸點技術係採用LGA或BGA。
在本實施例中，其中該封罩殼蓋之縱/橫剖面係呈一ㄇ字型
斷面之散熱片設計。
在本實施例中，其中該系統電路載板、該處理器系統晶片(SoC)、該記憶體系統、該電源線路模組及該封罩殼蓋組合後係形成一微型ALL IN ONE電腦晶片，複數該微型ALL IN ONE電腦晶片係設於一工業電腦之一系統主板上。
在本實施例中，其中該電源線路模組係包括有電源供應與其控制單元。
在本實施例中，其中該記憶體系統係包括有一電性連接之記憶體基板及記憶體構成，該記憶體構成係包括有至少一主記憶體及其他選配性之儲存記憶體。
茲為使貴審查委員對本創作之技術特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後：
1:微型ALL IN ONE電腦晶片
10:系統電路載板
11:載板頂層
12:載板底層
111:整合線路
112:第一模組區
113:第二模組區
114:第三模組區
121:OSM-L介面
20:處理器系統晶片(SoC)
21:CPU基板
22:CPU
30:記憶體系統
31:記憶體基板
32:記憶體構成
40:電源線路模組
50:封罩殼蓋
51:頂蓋
52:側蓋
53:容置空間
54:容置間隙
61:開放式標準模組引腳
62:系統單晶片
63:控制系統
64:核心電源IC
65:系統電源管理IC
66:動態隨機存取記憶體
67:快閃記憶體
70:工業電腦
71:系統主板
第1圖為本創作之分解示意圖；
第2圖為本創作之組合上視示意圖；
第3圖為本創作之組合剖視示意圖；
第4圖為本創作之組合應用示意圖；
第5圖為本創作之邏輯方塊運作示意圖。
請參閱第1圖、第2圖及第3圖，用以說明本創作一種基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統之實施例，然，所揭圖式僅作為說明用途，並非用以侷限本創作之範圍。由圖式可知，本創作之微型ALL IN ONE電腦晶片1係包括一系統電路載板10、處理器系統晶片(SoC)20、記憶體系統30、電源線路模組40及封罩殼蓋50；其中，該系統電路載板10係為一長寬45mm*45mm之載板，該系統電路載板10具有一載板頂層11及載板底層
12，該載板頂層11係設有一高度電路整合設計之整合線路111，該整合線路111並至少包括有一第一模組區112、第二模組區113及第三模組區114(如第2圖所示)，該第一模組區112、第二模組區113及第三模組區114係用以分別設置該處理器系統晶片(SoC)20(System on a Chip)、記憶體系統30及電源線路模組40。該系統電路載板10之載板底層12係具有一SGeT所定義的開放式標準模組(OSM/Open Standard Module)之OSM-L介面121，該載板底層12之OSM-L介面使具有嵌入式運算之應用，並定義了662個接腳/節點(pinout)作為與外連接的介面；再者，該OSM-L介面121係使用對稱LGA(land grid array/平面網格陣列封裝)封裝，觸點技術可採用LGA或BGA(ball grid array/球柵網格陣列封裝」，且該OSM-L介面121於焊接、組裝和測試期間皆能完全以機器加工，並採用預先鍍錫的LGA封裝，無需連接器就能直接焊接，同時，該OSM-L介面121係為一預先定義的軟式與硬式介面。
如此，該系統電路載板10之空間大小、整合線路111、OSM-L介面121用以與各類尺寸、形狀的系統主板71(參第4圖)之輸入介面溝通，達到傳送和控制的目的，而能成為產業間共同運用的標準，以便減少未來電腦設計的複雜度，並享有縮短開發時間和增加系統穩定度的優勢。
該處理器系統晶片(SoC)20係包括有一電性連接之CPU基板21及CPU 22，該處理器系統晶片(SoC)20係設於該第一模組區112，並與該整合線路111電性連接。該記憶體系統30係包括有一電性連接之記憶體基板31及記憶體構成32，該記憶體構成32係包括有至少一主記憶體及其他可選配之儲存記憶體，該記憶體系統30係設於該第二模組區113，並與該整合線路111電性連接。該電源線路模組40係設於該第二模組區113，該電源線路模組40係包括有電源供應與其控制單元，並與該整合線路111電性連接。
該封罩殼蓋50係包括有一頂蓋51及四周邊之側蓋52，使該封罩殼蓋50之縱/橫剖面係呈一ㄇ字型斷面之散熱片設計，該封罩殼蓋50之底部係呈透空，而使該封罩殼蓋50內部具有一容置空間53，該容置空間53係用以設置組合處理器系統晶片(SoC)20、記憶體系統30、電源線路模組40後之
系統電路載板10，並使該系統電路載板10之OSM-L介面121(載板底層12)向下方顯露出，且該封罩殼蓋50與該系統電路載板10、處理器系統晶片(SoC)20、記憶體系統30、電源線路模組40間係具有一容置間隙54，該容置間隙54係用以塗佈填設散熱膏(未圖示)，該散熱膏係作為該系統電路載板10、處理器系統晶片(SoC)20、記憶體系統30、電源線路模組40與該封罩殼蓋50間之熱傳導作用，用來均衡所有模組構成、零件所產生的熱，讓三合一(即包括處理器系統晶片(SoC)20、記憶體系統30、電源線路模組40)高度整合設計之整合線路111所產生的熱，都可透過散熱膏和封罩殼蓋50其散熱片之設計而被大為降低。
請參閱第4圖，係本創作基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統之應用實施例，一工業電腦70係包括有一系統主板71，該系統主板71係具有嵌入式運算之OSM-L介面，而複數個(至少一個)微型ALL IN ONE電腦晶片1係佈列設於該系統主板71上，而可有簡便、快速、有效率地組裝完成該工業電腦，且該工業電腦可依需求而選擇不同數量之微型ALL IN ONE電腦晶片1來進行組裝，或便利日後之加設微型ALL IN ONE電腦晶片1而擴充、提升其整體性能、功效。如此，本創作該微型ALL IN ONE電腦晶片1能如一種晶片(Chip/IC)形態般地便利推廣應用於工業電腦、物聯網、邊緣運算、人工智慧和各種形態應用之計算中心，而成為產業間共同開發運作之標準。
請參閱第5圖，係本創作之邏輯方塊運作示意圖，如圖所示，本創作實施例之開放式標準模組引腳61(OSM Pinout)電性連接一系統單晶片62(SoC/System on a Chip)及一控制系統63(EC/MCU)，此開放式標準模組引腳61即為該OSM-L介面121之接腳，而系統單晶片62(SoC)即可為該處理器系統晶片(SoC)20，而該控制系統63(EC/MCU)包括有控制單元(Electronic Control Unit,ECU)及微控制器(MCU/microcontroller)之應用組合。再者，一核心電源IC64(Core PMIC)係電性連接該系統單晶片62(SoC)及該控制系統63(EC/MCU)。又，該系統單晶片62(SoC)係電性連接一系統電源管理
IC65(SYS PMIC)，該系統電源管理IC 65(SYS PMIC)及核心電源IC 64(Core PMIC)係屬於該電源線路模組40之構成，該系統電源管理IC 65(SYS PMIC)並電性連接一動態隨機存取記憶體66(DRAM/Dynamic random-access memory)及一快閃記憶體67(eMMC/Embedded Multi Media Card)，該動態隨機存取記憶體66(DRAM)及快閃記憶體67(eMMC)係屬於該記憶體構成32(記憶體系統30)之構成，如此即可完成本實施例之電路傳輸及控制之相關運作。
本創作基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統藉由上述構成，其能提供一個高度整合線路設計，置入CPU、記憶體和電源線路在一個微型電腦晶片長寬45mm*45mm大小的空間，使其成為功能完整的微型電腦晶片，而構成All-in-One電腦(AIOC)，並使這微型電腦晶片成為產業間共同運用的標準，以便簡化未來電腦設計的複雜度，並享有縮短開發時間和增加系統穩定度之優勢；同時，本創作能提供納入一個業界所認同特定的介面而整合各類輸出入裝置，使達到與各類尺寸、形狀的主板之輸入介面溝通，達到傳送和控制之極佳功效目的者；再者，本創作更能藉由導熱及封裝散熱的設計，使三合一高度整合各類輸出入裝置之線路所產生熱源的問題，得以有效排除散發而使溫度大為降低，且亦能藉由OSM-L標準提供了抗振動的PCB可焊接模組，並具有最大引腳面積比的精簡外形，進而兼顧了技術的擴展性，達到具有高性能和微型化之整合性需求。
如此，上述說明係已配合圖式而詳盡地說明本創作基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統的實施例及其技術特徵與功能。然而，必須加以強調的是，上述之詳細說明係針對本創作可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本創作技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本創作之專利範圍中。
10:系統電路載板
121:OSM-L介面
20:處理器系統晶片(SoC)
22:CPU
40:電源線路模組
50:封罩殼蓋
51:頂蓋
52:側蓋
54:容置間隙
Claims (8)
- 一種基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，包括有：一系統電路載板，係為一長寬45mm*45mm之載板，該系統電路載板具有一載板頂層及載板底層，該載板頂層係設有一高度電路整合設計之整合線路，該載板底層係具有一SGeT所定義的OSM-L介面；一處理器系統晶片(SoC)，係電性連接而設於該載板頂層；一記憶體系統，係電性連接而設於該載板頂層；一電源線路模組，係電性連接而設於該載板頂層；一封罩殼蓋，係包括有一頂蓋及四周邊之側蓋，該封罩殼蓋之底部係呈透空，而使該封罩殼蓋內部具有一容置空間，該容置空間用以設置該系統電路載板，並使該OSM-L介面向下方顯露出，該封罩殼蓋與該系統電路載板、該處理器系統晶片(SoC)、該記憶體系統及該電源線路模組間係具有一容置間隙，該容置間隙係塗佈填設有一散熱膏。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其中該載板底層之OSM-L介面並定義了662個接腳/節點以作為與外連接的介面。
- 如申請專利範圍第2項所述之基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其中該整合線路係至少包括有：一用以設至該處理器系統晶片(SoC)之第一模組區、一用以設至該記憶體系統之第二模組區及一用以設至該電源線路模組之第三模組區。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其中該OSM-L介面係使用對稱LGA封裝，而觸點技術係採用LGA或BGA。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其中該封罩殼蓋之縱/橫剖面係呈一ㄇ字型斷面之散熱 片設計。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其中該系統電路載板、該處理器系統晶片(SoC)、該記憶體系統、該電源線路模組及該封罩殼蓋組合後係形成一微型ALL IN ONE電腦晶片，複數該微型ALL IN ONE電腦晶片係設於一工業電腦之一系統主板上。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其中該電源線路模組係包括有電源供應與其控制單元。
- 如申請專利範圍第1項所述之基於OSM-L標準的微型ALL IN ONE電腦晶片系統，其中該記憶體系統係包括有一電性連接之記憶體基板及記憶體構成，該記憶體構成係包括有至少一主記憶體及其他選配性之儲存記憶體。
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