專門研發工業解決方案的DFI友通,於近日發表一款搭載高效能AMD Ryzen R系列嵌入式SoC的1.8吋工業級主機板GHF51,採用業界標準Femto-ITX,尺寸大小為84x55mm,與標準版Raspberry Pi(樹莓派)的85.6x56.5mm十分相近,有如工業電腦版Raspberry Pi(工業Pi,Industrial Pi),公規設計有助於開發設備時使用統一的鎖點與預留空間

GHF51專為工業應用量身打造,突破超小型工業級SBC處理性能極限,在Pi大小的尺寸內塞入2核心4線程的Ryzen CPU加上3CU的Vega 3 GPU,具備4K硬體編碼/解碼能力(H.265 10bits解碼/8bits編碼;H.264解碼/編碼;VP9 10bits解碼),提供前所未見的卓越整合運算效能,電源輸入採用工業電腦常見的2端點連接器(2 Pin Terminal Block),只需要單一12V電源輸入即可運作,超低功耗和無風扇散熱設計,在寬溫度範圍下可長時間持續穩定運作,大幅提升可信賴性

GHF51採用貨真價實的原生x86指令集架構,可執行標準x86 Windows、Ubuntu及Linux作業系統及應用程式(Raspberry pi與Jetson nano只能支援Linux及Windows On Arm),對入門者或被Windows系統綑綁的開發者們極為友善,降低開發門檻同時擁有最大開發彈性,對原本採用x86架構並搭配Windows系統的嵌入式工控電腦設備,可直接使用原本的應用系統,免除因系統汰換升級造成需要重新撰寫應用系統的狀況,對於Intel NUC或Compute Stick類型的迷你電腦,也可直接用GHF51替換

GHF51的小型化不代表犧牲擴充性,除了提供4K高畫質雙組HDMI輸出、USB3.2 Gen2 Type-C埠、Gigabit乙太網路RJ-45埠以外,還提供標準尺寸Mini PCIe插槽,可擴充行動網路及Wi-Fi無線網路。此外GHF51也具備SMBus及可連接各類感測器/周邊設備的DIO(Digital I/O)數位I/O埠,可用來連接門禁、智慧家居等感測器。安全性也是工業級主機板所重視的,GHF51採用fTPM(Firmware based TPM)韌體型信任平台模組,可讓系統在受信任執行環境(TEE)中運作,避免工控/安控領域遭駭客入侵,是確保不受網路攻擊的手段與機制

▼DFI GHF51主機板上已經預先安裝30mm散熱片(A71 008127 010G),隨附的配件包含二線轉DC插座(A81 004013 000G)、帶DC插頭的12V 60W電源供應器(671 106012 000G)、交流電源線(332 054034 005G)

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▼DFI GHF51左/右側面,有UART Debug插針、RTC電池連接器、Front Panel插針、SMBus插針、8-bit DIO插針。DC12V輸入採用2端點連接器,為工業電腦常見的特色,上面標示正負極

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▼DFI GHF51前/後側面,有RJ-45 LAN插座、USB-C插座、Micro HDMI-2與Micro HDMI-1。RJ-45 LAN支援GbE,USB-C支援USB3.2 Gen2,2個HDMI均支援1.4規格

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▼散熱鰭片

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▼含散熱片的尺寸為85.1x60.9x45mm

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▼含散熱片的重量為197克

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▼GHF51背面圖,左側有2顆三星K4A8G165WC-BCTD 96FBGA封裝8Gbits C-die DDR4 SDRAM,規格支援DDR4-2666,不過在GHF51上只以DDR4-2400運作。右側RJ-45下有全尺寸Mini PCIe插槽,可提供PCIe x1及USB2.0傳輸。Mini PCIe右側可拆式插座內有SPI 64Mbits BIOS,右下有Nuvoton NCT7802Y硬體監控晶片

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▼GHF51正面圖,最右側有2顆三星K4A8G165WC-BCTD 96FBGA封裝8Gbits C-die DDR4 SDRAM,加上背面2顆,共4顆組成單通道64bit 4GB DDR4記憶體。最大顆的是AMD Ryzen Embedded R1505G,R1505G左上角是IR3570B,為R1505G供電用PWM控制器。IR3570B左側Intel WGI211AT 10/100/1000 PCIe網路控制器,因工業電腦運作環境考量,CPU雖有內建Ethernet MAC,但缺乏寬溫度範圍的外部Ethernet PHY,所以額外安裝寬溫度範圍的Ethernet控制器,未使用AMD內建的Ethernet。左下角為SanDisk iNAND 7250 eMMC(SDINBDG4-64G),容量為64GB,使用X2 MLC快閃記憶體,介面為eMMC 5.1 HS400,工作溫度範圍為-25~85℃

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▼AMD Ryzen Embedded R1505G with Radeon Vega 3 Graphics(YE1505C4T2OFG)屬於Zen架構AMD Ryzen R系列嵌入式SoC(System on Chip)處理器家族,核心代號Picasso,12奈米製程,採用FP5封裝,2核心4執行緒,L2快取1MB(總和),L3快取4MB,運作時脈2.4GHz(基本)/3.3GHz(最高),TDP為12-25W,支援DDR4雙通道(在GHF51上只用單通道)。內建AMD Radeon Vega 3 Graphics GPU,具備3個CU,時脈1000MHz(最高),支援4K硬體編碼/解碼,最多3個HDMI 2.0b或DP 1.4顯示介面(單顯示器最大解析度4096x2160)。高速I/O提供2個10GbE網路,8個PCIe3.0通道,4個USB3.2 Gen2,2個USB2.0,2個SATA,低速I/O提供AZ/eMMC/eSPI/GPIO/I2C/I2S/LPC/SD/SMBus/SPI/UART

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▼去除散熱片的GHF51

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▼隨附的帶DC插頭12V 60W電源供應器(671 106012 000G)

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▼DC插頭尺寸為內徑2.5mm外徑5.5mm,手轉固定螺帽上有防滑壓花處理

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▼二線轉DC插座(A81 004013 000G),固定螺牙上有螺帽,可將DC插座固定在機殼上,從DC插座處接出一條黃線與一條黑線,插座焊接點處與線路均包覆熱縮套管,黃線為正極,黑線為負極,黃/黑線前端已經預先剝皮並上錫

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▼安裝時將黃線前端導體插入12V輸入2端點連接器的(+)極,黑線前端導體插入(-)極,並確認連接器螺絲有鎖緊

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▼當DC插頭插到底後,用手旋緊插頭上的手轉固定螺帽,可以避免DC插頭與插座受外力拉扯而鬆脫

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▼接上電源後,電路板上有一綠色LED會點亮,同時GHF51會自行啟動(BIOS預設復電後自動啟動),開機顯示的POST畫面如下圖

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▼進入BIOS設定選單,主頁(Main)內容顯示主機板名稱、BIOS版本、總記憶體容量/種類、記憶體速度、DIMM編號/容量、處理器名稱、處理器時脈、處理器ID、處理器核心數量、系統日期、系統時間

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▼進階(Advanced)選單內有Trusted Computing、ACPI Configuration、Network Stack Configuration、AMD CHIPSET Setting、CPU Configuration、Pc Health Status、WatchDog Configuration、USB Configuration、CSM Configuration這些子選單

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▼Advanced→Trusted Computing可設定fTPM(韌體TPM)相關項目

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▼Advanced→ACPI Configuration可設定喚醒相關項目

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▼Advanced→Network Stack Configuration可設定Network Stack項目

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▼Advanced→AMD CHIPSET Setting可設定Ac Loss Control(電源中斷恢復後行為),另有GFX Configuration、SB USB Configuration兩個子選單

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▼Advanced→AMD CHIPSET Setting→GFX Configuration可設定內建顯示相關項目

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▼Advanced→AMD CHIPSET Setting→SB USB Configuration可設定SB USB相關項目

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▼Advanced→CPU Configuration可設定PSS、NX、SVM相關項目

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▼Advanced→Pc Health Status可顯示目前溫度及電壓等硬體監控資訊

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▼Advanced→WatchDog Configuration可設定看門狗(WatchDog)相關項目

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▼Advanced→USB Configuration可設定USB相關項目

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▼Advanced→CSM Configuration可設定CSM開啟/關閉

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▼Security選單,可設定密碼,另有Secure Boot子選單

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▼Security→Secure Boot可設定Secure Boot相關項目

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▼Security→Secure Boot→Key Management可設定Secure Boot各類Key相關項目

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▼Boot選單,可設定開機組態、開機順序

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▼Save & Exit選單,可儲存更改後重新啟動、放棄更改後離開、載入預設值

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▼CPU-Z的CPU/Cache/Mainboard/Memory/SPD/Graphics資訊

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▼CPU-Z的Version 17.01.64/Version 19.01.64(Beta)/Version 19.01.64 AVX2(Beta)單核/多核Benchmark測試結果

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▼CPU-Z的Clock資訊

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▼GPU-Z資訊及感測器監控資訊

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▼Core Temp處理器時脈/負載量/核心電壓/溫度/功耗監控資訊(左)以及AIDA64溫度/電壓/電流/功耗監控資訊(右)

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▼AIDA64的快取/記憶體測試結果

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▼AIDA64的記憶體讀取、記憶體寫入、記憶體複製、記憶體延遲、CPU Queen、CPU PhotoWorxx、CPU ZLib、CPU AES、CPU SHA3、FPU Julia、FPU Mandel、FPU SinJulia、FP32 Ray-Trace、FP64 Ray-Trace等項目的測試結果

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▼AIDA64的GPGPU測試結果

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▼CINEBENCH R20測試結果

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▼64GB SanDisk iNAND 7250 eMMC的CrystalDiskMark測試結果

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▼DXVA Checker檢測結果

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▼播放4K影片時CPU及GPU使用率情形(右下角),因支援4K硬體解碼,所以可以看到GPU使用率高出許多,另外安裝Bluesky即可啟動Ryzen Embedded內建Vega繪圖核心的Fluid Motion補禎功能

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▼在Youtube上播放4K影片時,也可以看到較高的GPU使用率

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▼GHF51平常運作時的功耗紀錄,最高點約在20W-21W之間,中間低至1W左右的曲線是進入睡眠的功耗值

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▼平常運作時,無安裝風扇且無氣流對流下的紅外線熱影像圖

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▼開啟測試程式讓CPU與GPU同時滿載,功耗值會維持在20W以上,且隨著溫度增加,耗電量也會緩慢提升,於最高峰處CPU溫度顯示85℃時,使用一個USB電風扇吹GHF51散熱片,溫度與耗電量均開始下降,關閉測試程式後整體功耗會下降至平常待機狀態

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▼CPU與GPU同時滿載下溫度記錄圖,到達最高峰85℃前為無風扇無氣流對流運作,到達最高峰85℃時使用一個USB電風扇吹GHF51散熱片,所以整體溫度開始下降

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▼CPU與GPU同時滿載下的紅外線熱影像圖,可以看到上圖右側的DDR4記憶體顆粒也有一定溫度

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▼USB-C埠接上USB集線器擴增USB埠數量,並且用束帶在散熱片綁上一個帶動氣流用低轉速9公分風扇,風扇直接由12V輸入供電

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▼與原本的電視用上網與影音播放電腦配備(Micro ATX主機板/標準ATX電源供應器/2.5吋SSD)體積大小比較,可以見到DFI GHF51的精緻小巧

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結論:
需要小型、高效能系統的工業電腦應用時,DFI GHF51在效能與成本效益之間達到新的平衡,展現強大的擴充靈活性和高度的多功能性,適合工業應用開發、邊緣運算、AI視覺、數位看板和博奕遊戲等領域,輕而易舉地將AIoT和邊緣運算帶入產業中,帶來更突破性的發展

目前DFI GHF51主要採B2B銷售模式,若有興趣請洽詢https://www.dfi.com/tw/contact/sales/

DFI GHF51產品規格:
●處理器:AMD嵌入式Ryzen R1606G/2C4T/1MB Cache/3 CU/2.6GHz(Max 3.5GHz)/12-25W
●處理器:AMD嵌入式Ryzen R1505G/2C4T/1MB Cache/3 CU/2.4GHz(Max 3.3GHz)/12-25W
●處理器:AMD嵌入式Ryzen R1305G/2C4T/3 CU/1.5GHz(Max 2.8GHz)/8-10W
●處理器:AMD嵌入式Ryzen R1102G/2C2T/3 CU/1.2GHz(Max 2.6GHz)/6W
●記憶體:4GB/8GB單通道DDR4 2400MHz
●BIOS:AMI SPI 64Mbit
●顯示:AMD Vega GPU,3個CU
●特性:支援H.265解碼/編碼,VP9解碼
●顯示器:2個Micro HDMI 1.4,最大解析度4096x2160@24Hz
●儲存:16GB/32GB/64GB eMMC
●擴充槽:1個全尺寸Mini PCIe(PCIe x1/USB2.0,可選購USB3.2 Gen2/USB2.0)
●乙太網路:1個Intel I211AT(10/100/1000Mbps)或1個Intel I210IT(10/100/1000Mbps)
●輸入/輸出:1個GbE(RJ-45)、1個USB3.2 Gen2 Type-C、2個Micro HDMI 1.4、1個8位元DIO、1個SMBus
●監視計時器:可設定1-62235秒時間間隔,超時自動重新啟動
●安全性:信賴平臺模組fTPM 2.0
●電源:2端點連接器輸入直流12V(±5%)
●功耗(R1505G):典型12V@0.37A(4.4W),最大12V@1.74A(20.9W)
●RTC電池:CR2032
●支援作業系統(UEFI Only):Windows 10 IoT Enterprise 64-bit、Ubuntu、Linux(Kernel 5.3)
●溫度:運作0~60°C,儲存-40~85°C
●濕度:運作/儲存5~90% RH
●尺寸:1.8吋SBC,84x55mm(3.31x2.17inch)

●可選型號配置:
◆GHF51-BN-46R15(770-GHF511-000G):AMD Ryzen Embedded R1505G/4GB DDR4/64GB eMMC/2xMicro HDMI/1xGbE LAN/1xUSB3.2 Gen2/12VDC/Fanless/0~60°C
◆GHF51-BN-46R16(770-GHF511-100G):AMD Ryzen Embedded R1606G/4GB DDR4/64GB eMMC/2xMicro HDMI/1xGbE LAN/1xUSB3.2 Gen2/12VDC/Fanless/0~60°C
◆GHF51-EN-46R16(770-GHF511-300G):AMD Ryzen Embedded R1606G/4GB DDR4/64GB eMMC/2xMicro HDMI/1xGbE LAN/1xUSB3.2 Gen2/12VDC/Fanless/-20~70°C
◆GHF51-BN-46R11(770-GHF511-400G):AMD Ryzen Embedded R1102G/4GB DDR4/64GB eMMC/2xMicro HDMI/1xGbE LAN/1xUSB3.2 Gen2/12VDC/Fanless/0~60°C
◆GHF51-BN-46R13(770-GHF511-500G):AMD Ryzen Embedded R1305G/4GB DDR4/64GB eMMC/2xMicro HDMI/1xGbE LAN/1xUSB3.2 Gen2/12VDC/Fanless/0~60°C

報告完畢,謝謝收看

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