宽温、高稳定性BOX PC应用场合持续扩大

前言：
虽然多数采行嵌入式系统的控制应用场合，相同的使用目的即便改采常规桌上型电脑设备也能支持运行，但对于嵌入式系统必须要求的宽温工作环境、高稳定性与高风险环境运作的恶劣操作条件，若产生任何设备误动作而造成生产损失，可能必须付出更大代价！这也是相对强固、耐用的BOX PC，持续保有市场需求的关键价值。BOX PC规格与一般常规PC近似，由于设计上的差异，得以拥有更宽的工作温度，并兼具耐震、防尘...

本文：
在多数导入BOX PC的场合，大多是工业或特殊应用环境为主，而电脑必须面对的工作现场环境问题相当复杂，例如设备的置放环境可能会有高温、高振动、潮湿与通风不良...等现况，但对于生产线或工作环境又不可缺少的辅助用运算系统，其运作品质若没有采取适当防护措施，所提供的服务品质必定因此而大打折扣，甚至造成无谓损失。

针对各种恶劣环境与设置条件，具高环境耐受度的BOX PC，就是为解决这类环境受限又必须就近设置运算服务的需求设计，而BOX PC电脑外观在机壳设计就有显着差异，会比一般常规电脑拥有更强固的外壳材质与设计方式，但体积却明显较一般常规电脑来得更小，以因应可能极为狭小的设置场合(例如装设于工厂生产线的配线箱中)，其在整体电源供应、散热考量、零件配置必须为恶劣操作环境预先规划最佳配置。

BOX PC外观构型设计

虽然BOX PC多半对体积写相对要求较高，而常规的桌上型电脑近年也持续朝缩减体积发展，但实际上两者仍有一段差距，因为常规电脑需要考量消费者的升级需求，主机板上自然还会预留部分升级插槽，而BOX PC则极可能缩小设计板面，甚至利用非常规零组件进行主版的小型化设计，虽然一般常规电脑可能已可做到与BOX PC一般小巧的尺寸，但内部的构造仍有部分差距。

BOX PC在处理器选用部份，则多半挑选低TDP(Thermal Design Power)的处理芯片(例如Atom)，以减轻BOX PC的内部散热负荷。在与常规电脑关键零组件近似状况下，两者采近似的工业标准亦相当常见，即便BOX PC多用于垂直整合市场，但为了持续压低产品成本，善用大宗的产品元件，也成为开发省下更多零件采购成本的重要手段，例如，电脑业为使电脑体积有效缩小所提出的SFF(Small form factor)设计主机板，常在BOX PC设计中看到，BOX PC常见沿用常规PC架构、I/O，与处理器、硬盘、存储器...等关键零组件。

BOX PC强固化设计关键

BOX PC与一般常规电脑相同，但BOX PC应用优势在提供相对可靠的运算服务品质，于恶劣条件下亦能运行完整的运算服务，一般商用电脑的运行温度设定在0~40℃，但对于如Kiosk这类户外设置用途，强固的定义即必须满足更宽的工作温度，甚至针对部份寒带地区，需提供零下20℃也能启动开机的能力。BOX PC的强固表现还得应付无预期剧烈震动、突发高温，甚至碰撞冲击...等环境耐受条件，而在这些状况下系统还能顺利完成运算任务，这才算合格。

除了一般定义的「强固」要求外，其实也有针对「极端」强固(Extreme Rugged)要求设计，这类相对具更大环境耐受力的BOX PC，必须具备处理偶发性系统当机时自动恢复运作的机制，或遇上如接触不良或是主机板锡裂...等严重硬件问题，运行系统也必须有能力自行切换至备援设计、取代原有主机的应用服务功能，以维持系统正常运作，但这类特殊性的要求多半以大众运输、海运、空运与军用应用目的居多，自然必须采取最高规格的设计与验证，采高制造标准要求。

BOX PC亦深生活应用

BOX PC应是针对市场需求不断演进、开发的而来产品线，BOX PC也早已深入生活应用中。例如Kiosk里头可能摆的就是BOX PC，而平日搭乘的电梯面板背后的中控核心系统，也可能是BOX PC整合相关按键控制延伸应用，另在街边设置的LCD、LED数码看板，背后的显示播放主控电脑，大多也是利用BOX PC负责关键的展演内容运算与显示。

从贴近生活的应用方式观察，会发现BOX PC对于户外或高温、潮湿环境应用上，具备较宽广的环境参数耐受力，运用独特的机壳、电源配置与散热规划，解决一般常规PC无法在恶劣应用场合的限制，搭配BOX PC本身即具备是一部Wintel架构缩小版设计，其拥有100%兼容Windows平台的基础优势条件，对于导入这类BOX PC应用的厂家，则可以将原有针对Wintel开发的应用程序快速移转，甚至借此加速系统的开发时程，让生产力大幅提升。

不同应用应用领域的设计要求

先前也提过， BOX PC属于对环境耐受度相对提升的电脑设计，而当电脑运用于工厂、户外、车用不同场合时，其实际的应用需求就必须针对导入环境现况进行深入评估，例如，路灯控制用的BOX PC，户外环境的温度范围、震动、冲击、灰尘与湿度，都必须找到对应的检核数据进行评估。

但目前多数BOX PC设计仅在体积上尽可能缩小，搭配主？被动散热机制与较高等级的电源供应器，组成一个相对强固的系统平台，若采取户外架设的应用时，此时系统就必须导入更 ruggedizing多模块化的补强措施，规划系统时不应只看主机规格，必须将升级配件与应用环境相关的升级解决方案一并纳入考量，补强其系统稳定性能。

即使一款号称散热设计良好的BOX PC，但其解决方案仍需透过内部设计观察，检视长时间不中断运作下的可靠性表现。以电子元件的运作状况观察，通常只要机壳内的温度持续提高，当机壳内部温度上升，这也代表着内部的电子零件可靠度也会因此下滑。观察其散热机制运作概念，则可协助找到合用的BOX PC参考补强设计。

针对稳定性的存储设计要求

部分BOX PC系统缺省为采硬盘存储配置，但硬盘与风扇的问题差不多，也是机械性元件较多的组件，容易受到震动或冲击影响其运作稳定，甚至成为系统稳定运行的隐忧。若是要将BOX PC用于高震动环境，目前有DOM(Disk On Module)、SSD或是CompactFlash存储卡...等多种存储解决方案，均可达到建构高稳定、高耐震系统需求。

改换Flash Memory解决方案除高耐震优势，Flash概念的存储设备兼具体积较小特质，很容易可以做到双重备援的系统，例如，有些BOX PC就支持双CompactFlash存储媒介作为系统磁碟交互备援，当其中一组CompactFlash磁碟出现硬件故障，系统随即利用另一个备援的CompactFlash磁碟进行系统重新启动、运行，如此一来就不会有系统磁碟故障整体系统随即停摆的问题，用极低成本就可以做到双系统磁碟的备援设计。

震动问题的改善方案

号称可积极应对极端严苛环境所设计的BOX PC系统，实际应用时不仅有温度问题需面对，还有震动、冲击...等设计瓶颈需透过设计强化功能表现。目前电脑系统最不耐冲击的元件为机械性装置，例如风扇与硬盘机，风扇问题可在BOX PC采Fanless设计获得改善，可排除风扇故障引起的系统连锁反应。例如，成本较低的BOX PC散热鳍片多采散热胶与芯片表面贴合或搭配卡榫固定，但经长时间高温运行与环境震动，容易使散热胶失去黏性或卡榫龟裂，造成散热片与热源无法有效贴合，导致散热效率下滑。

在BOX PC中常见设计即为将主机外壳就当成超大的散热鳍片，并在系统核心芯片上方，置入延伸热导散热铝片，部分设计是将系统芯片散热铝片与主机外壳整合，这类Fanless的散热机制实际上却有不耐震动或外部冲击的设计限制！当外部震动或冲击发生时，机壳冲击力若直接导向散热片与下方的主控芯片，此外部物理应力即将主控芯片上方施加，会让系统芯片变成直接面对冲击应力的角色，震动或外部冲击发生频繁时，就会导致增加芯片与主机板间锡裂的机率升高，间接影响系统稳定性表现。

折衷的做法若真需将外部机壳导入散热机制，就必须妥善设置冲击应力的隔离设计，例如于引导热源传导的铝材、导热管间加入缓冲设计，追加机械式的传导缓冲元件，将外部应力尽可能与散热对象隔离或减低冲击影响，或是透过低成本的卡榫或接片，让外部冲击不会直接影响施压于芯片表面，形成更有效率的散热环境。

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