SOM・SBC・SMARCとは何?違いやどんな時に使えるかを調査

SOM（System on Module）、SBC（Single Board Computer）、SMARC（Smart Mobility ARChitecture）は、組み込みシステムの開発で頻繁に利用されるボードやモジュール規格です。それぞれの違いと特徴、また、予算制約がある場合の適用性について詳しく説明します。

1. 各用語の定義と特徴

SOM（System on Module）

• 定義:
  • CPU、RAM、ストレージ、電源管理回路、インターフェースなど、システムの主要な機能を1つのモジュールに集約した小型基板。
  • 通常、キャリアボード（ベースボード）と組み合わせて使用します。
• 特徴:
  • 高度に統合され、スペース効率が良い。
  • 設計に柔軟性があり、キャリアボードをカスタム設計して拡張可能。
  • 市販のSOMは、NXP i.MX、NVIDIA Jetson、Raspberry Pi Compute Moduleなどが代表的。
• 用途:
  • POC（Proof of Concept）や製品試作で、設計コストと期間を削減したい場合。
  • 消費電力やスペースに制約があるアプリケーション（例: IoTデバイス、医療機器）。

SBC（Single Board Computer）

• 定義:
  • CPU、RAM、ストレージ、インターフェースを1枚の基板にまとめたコンピュータ。
  • モジュールではなく単体で機能する設計。
• 特徴:
  • 完全なスタンドアロン動作が可能で、追加設計が不要。
  • Raspberry PiやBeagleBone Blackなどが有名。
• 用途:
  • 低コストで迅速に開発を始めたい場合。
  • スタンドアロンで動作するシンプルなシステム（例: 小型サーバー、エッジデバイス）。

SMARC（Smart Mobility ARChitecture）

• 定義:
  • 組み込みシステム向けのSOMの規格。低消費電力デバイスを対象とし、ARMアーキテクチャが中心。
  • 標準化された物理サイズとインターフェースを提供。
• 特徴:
  • 他のSOMと比べて規格が統一されているため、互換性が高い。
  • 主要な通信、I/O、映像インターフェースをサポート。
  • 高信頼性が求められる産業用途やモバイルデバイス向け。
• 用途:
  • 規格準拠で互換性を維持したい場合（例: 自動車、産業機器）。
  • 高度なモジュール間互換性を確保したい場合。

2. SOM、SBC、SMARCの比較表

3. POCにSOMを活用するメリット

SOMを活用すると、設計・製造の工数を削減できるため、予算が限られている場合に非常に有効です。

メリット

1. 設計の簡素化:
   • CPU、メモリ、インターフェース設計を外部モジュールに任せられるため、設計の負担が軽減。
   • キャリアボードの設計だけでシステムが完成。
2. 迅速な開発:
   • 市販のSOMを利用することで、製品試作やPOCを短期間で完成させられる。
3. コスト削減:
   • 小ロットでもモジュールを利用することで、基板開発や部品調達コストを抑制。
   • 市販モジュールは量産効果があり、低コストで入手可能。
4. 製品化にも利用可能:
   • 試作後、そのまま製品設計に流用可能なSOMも多い（産業用の長期供給モデルを選択）。

4. 予算がない場合のPOC開発の戦略

SOMを活用すべきケース

• 製品の最終形が小型デバイスの場合。
• プロセッサ周辺の設計リソースが不足している場合。
• 少量生産または試作が目的の場合。

SBCを活用すべきケース

• 初期コストを最小限に抑えたい場合。
• 拡張性があまり必要なく、スタンドアロンで動作するデバイスを開発する場合。

SOM+キャリアボード vs SBC

• 柔軟性が重要で将来的に拡張したい場合はSOM。
• 即座に試作を進めたい場合はSBC。

5. 結論と提案

SOMを利用することで、POCを安価かつ効率的に開発することが可能です。特に、NXP i.MXやNVIDIA Jetson Nanoなどの安価なSOMを使用し、キャリアボードを設計すれば、柔軟性を持ちながらも低コストで開発が進められます。

提案:

• 低予算でスタート: SBC（例: Raspberry Pi）でプロトタイプを作成。
• 柔軟性を重視する場合: SOM+キャリアボードを選択し、必要に応じてキャリアボードをカスタマイズ。

このアプローチにより、限られた予算内で効率的にPOCを進めることができます。