專門研發工業解決方案的DFI友通,於近日發表一款僅有信用卡大小,採用Intel Atom x86處理器的1.8吋工業級主機板ALF51,採用業界標準Femto-ITX,尺寸大小為84x55mm,只有2.5吋Pico-ITX規格的65%、3.5吋SBC規格的30%,更與標準版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,在工業設備或顯示器中,輕薄精巧的ALF51只需佔用一小塊空間,更容易實現工業自動化

ALF51專為工業應用量身打造,採用14nm製程Goldmont架構Intel Atom E3900系列處理器,處理能力增進30%,平均9W TDP,主打高能源成本效益,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,超低功耗的無風扇散熱設計,在0~60°C寬溫度範圍(可選購-20~70°C或-40~85°C)下可長時間持續穩定運作,良好穩定性和可靠性相當適合工業級應用

ALF51採用貨真價實的原生x86指令集架構,可執行標準x86 Windows、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ALF51替換

ALF51的小型化不代表犧牲擴充性,除了提供2個Gigabit乙太網路RJ-45埠及2個USB3.2 Gen1 Type-A埠以外,原生Mini DP++本身可將LVDS輸出訊號轉換為Single Link mode或TMDS訊號格式,所以轉換為DVI或HDMI介面時可以採用被動式轉換器,不需使用主動式轉換器。同時提供標準尺寸Mini PCIe插槽,可擴充行動網路及Wi-Fi無線網路。此外也具備USB2.0、COM埠、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,ALF51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 ALF51主機板上已經預先安裝11mm散熱板(A71 808314 000G),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 ALF51前/後側面,有RTC電池連接器、2個RJ-45 LAN插座、2個USB-A插座、1個Mini DP++。RJ-45 LAN支援GbE,USB-A支援USB3.2 Gen1,Mini DP++支援4096x2160@60Hz影像輸出

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▼DFI ALF51左/右側面,有COM1插針、8-bit DIO插針、Front Panel插針、SMBus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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▼散熱板採用透過接觸設備機殼來散熱的設計

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▼含散熱板的尺寸為88.1(含側面凸出插針)x57.2x28.6mm

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▼含散熱板的重量為141克

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▼ALF51背面圖,右下有1顆美光MT53B256M32D1NP-062 D9TFT 1GByte LPDDR4 SDRAM。LPDDR4 SDRAM右側有MPS MP2939 1+2+1Phase PWM控制器。左側RJ-45下有全尺寸Mini PCIe插槽,可提供PCIe x1及USB2.0傳輸。Mini PCIe插槽左上有Fintek F81803U-I LPC Super I/O含硬體監控晶片,左下可拆式插座內有SPI 128Mbits BIOS。Mini DP++下方有擴充用USB2.0插針

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▼ALF51正面圖,最左側有1顆美光MT53B256M32D1NP-062 D9TFT 1GByte LPDDR4 SDRAM,加上背面1顆,共2顆組成2GB LPDDR4記憶體。中間最大顆帶IHS的是Intel Atom X5-E3930,E3930左上與右上各有一顆Intel WGI211AT 10/100/1000 PCIe網路控制器。E3930右側上方為Fintek F81439N RS-232/422/485收發器以及PIC16F1509-I/ML 8-bit微控制器。右側下方為Kingston eMMC(EMMC32G-M525),容量為32GB,使用MLC快閃記憶體,介面為eMMC 5.0/5.1 HS400

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▼去除散熱板的ALF51

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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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▼進入BIOS設定選單,Main選單內顯示主機板名稱、BIOS版本、處理器名稱、處理器時脈、處理器ID、處理器L1/L2/L3快取容量、處理器核心數量、BXT SOC、微碼版別、總記憶體容量、記憶體速度、DIMM編號/容量、TXE韌體版本、系統日期、系統時間

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▼Advanced選單內有ACPI Configuration、CPU Configuration、Video Configuration、PCI Express Configuration、Console Redirection、SIO FINTEK81803這些子選單

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▼Advanced→ACPI Configuration可設定LAN喚醒及After G3(電源中斷恢復後行為)

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▼Advanced→CPU Configuration可設定EIST、Turbo Mode、C-States

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▼Advanced→Video Configuration可設定主要顯示卡及整合顯示裝置

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▼Advanced→PCI Express Configuration內有PCI Express Root Port 2(Mini PCIE)、PCI Express Root Port 3(LAN 1)、PCI Express Root Port 4(LAN 2)子選單

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▼Advanced→PCI Express Configuration→PCI Express Root Port 2(Mini PCIE)內可設定開啟/關閉、熱插拔、速度

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▼Advanced→PCI Express Configuration→PCI Express Root Port 3(LAN 1)可設定開啟/關閉

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▼Advanced→PCI Express Configuration→PCI Express Root Port 4(LAN 2)可設定開啟/關閉

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▼Advanced→Console Redirection可設定Console Serial Redirect開啟/關閉

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▼Advanced→SIO FINTEK81803可設定COM埠位址、中斷、種類、WDT(Watch Dog Timer),PC Health Status子選單

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▼Advanced→SIO FINTEK81803→PC Health Status可顯示目前電壓/溫度等硬體監控資訊

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▼Security選單,顯示目前TPM裝置、TPM狀態、TPM可用性、TPM操作、清除TPM、系統管理者密碼狀態、設定系統管理者密碼

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▼Boot選單,可設定開機顯示進入BIOS訊息時間延遲、鍵盤Numlock開啟/關閉、快速開機、Network Stack、PXE網路開機、USB開機、EFI子選單

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▼Boot→EFI,只會顯示Windows Boot Manager,無法更改任何設定

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▼Exit選單,可儲存更改後重新啟動、載入預設值、放棄更改、將設定儲存至檔案

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▼ALF51預載Windows 10 Enterprise 2016 LTSB(Long Term Servicing Branch長期維護分支,目前改名為LTSC Long Term Servicing Channel長期維護通道)作業系統,基本功能和效能均和標準Windows 10相同,並去除不必要的應用程式(例如Edge瀏覽器、Microsoft Store、Cortana語音助手等),可以待在同一個版本(微軟通常每1至2年更新一次LTSB/LTSC版本)同時接收10年的安全性更新

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▼CPU-Z的CPU/Cache/Mainboard/Memory資訊

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▼CPU-Z的Graphics資訊

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

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▼GPU-Z資訊

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▼HWiNFO64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

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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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▼32GB 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(右側),GPU使用率比CPU高一些

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▼但是在Youtube上播放VP9編碼的4K影片時,CPU使用率直接100%,GPU閒閒沒事情做,同時統計資料內的dropped Frames數目一直增加

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▼平常運作時的功耗紀錄,最高點約在8W至10W之間,曲線右側高峰處功耗為開啟測試程式讓CPU與GPU同時滿載,這時功耗可接近11W,隨著溫度上升,耗電量也會些微增加

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▼CPU與GPU同時滿載下Core 0與Core 1溫度記錄圖

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▼CPU與GPU同時滿載下的紅外線熱影像圖,可以看到上圖左上的LPDDR4記憶體顆粒也有一定溫度

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結論:
對於空間有限的工業電腦應用,無風扇設計的DFI ALF51在最小的1.8吋SBC內可得到最大化的運算能量,允許寬溫度範圍運作(標準0~60°C,可選購-20~70°C/-40~85°C),採用貨真價實的x86指令集相容處理器,擁有更大的軟體開發彈性。對於重視超小體積、超低功耗、嚴苛環境溫度及需要15年(至Q4'31)技術/產品壽命支援的使用者,具備DP++4K高畫質顯示、雙GbE及雙USB的ALF51是首選

目前DFI ALF51主要採B2B銷售模式,若有興趣請洽詢https://www.dfi.com/tw/contact/sales/

DFI ALF51產品規格:
●處理器:Intel Atom x5-E3940 Processor/Quad Core/2M Cache/1.6GHz(Max 1.8GHz)/9.5W
●處理器:Intel Atom x5-E3930 Processor/Dual Core/2M Cache/1.3GHz(Max 1.8GHz)/6.5W
●處理器:Intel Pentium N4200/Quad Core/2M Cache/1.1GHz(Max 2.5GHz)/6W
●處理器:Intel Celeron N3350/Dual Core/2M Cache/1.1GHz(Max 2.4GHz)/6W
●記憶體:2GB/4GB Single Channel LPDDR4 2400MHz
●BIOS:Insyde SPI 128Mbit(僅支援UEFI開機)
●顯示:Intel HD Graphics
●特性:OpenGL 4.2/Direct X 11.1/OpenCL 1.2/OGL ES 3.0、H.264/MPEG2/VC1/VP8/H.265/MPEG4硬體解碼、H.264/MPEG2/MPEG4硬體編碼
●顯示器:1 x Mini DP++ 4096x2160@60Hz
●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 Gen1/USB2.0)
●乙太網路:2個Intel I211AT(10/100/1000Mbps)或2個Intel I210IT(10/100/1000Mbps)
●輸入/輸出:2個GbE(RJ-45)、2個USB3.2 Gen1、1個RS-232/422/485、1個USB2.0、1個8位元DIO、1個SMBus
監視計時器:可設定1-255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(±10%)
●功耗(E3940):典型12V@0.29A(3.5Watt),最大12V@1.30A(15.6Watt)
●RTC電池:CR2032
●支援作業系統(UEFI Only):Windows 10 IoT Enterprise 64-bit、Linux
●溫度:運作0~60°C(可選購-20~70°C/-40~85°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:
◆ALF51-BN-26E40(770-ALF511-000G):Intel Atom X5-E3940/2GB LPDDR4/64GB eMMC/1xMini DP++/2xGbE LAN/1xCOM/2xUSB3.2 Gen1/1xUSB2.0/12VDC/Fanless/0~60°C
◆ALF51-BN-26E30(770-ALF511-100G):Intel Atom X5-E3930/2GB LPDDR4/64GB eMMC/1xMini DP++/2xGbE LAN/1xCOM/2xUSB3.2 Gen1/1xUSB2.0/12VDC/Fanless/0~60°C
◆ALF51-BN-26N50(770-ALF511-200G):Intel Celeron N3350/2GB LPDDR4/64GB eMMC/1xMini DP++/2xGbE LAN/1xCOM/2xUSB3.2 Gen1/1xUSB2.0/12VDC/Fanless/0~60°C
◆ALF51-EN-26E40(770-ALF511-300G):Intel Atom X5-E3940/2GB LPDDR4/64GB eMMC/1xMini DP++/2xGbE LAN/1xCOM/2xUSB3.2 Gen1/1xUSB2.0/12VDC/Fanless/-20~70°C
◆ALF51-EN-26E30(770-ALF511-400G):Intel Atom X5-E3930/2GB LPDDR4/64GB eMMC/1xMini DP++/2xGbE LAN/1xCOM/2xUSB3.2 Gen1/1xUSB2.0/12VDC/Fanless/-20~70°C
◆ALF51-TN-26E40(770-ALF511-500G):Intel Atom X5-E3940/2GB LPDDR4/64GB eMMC/1xMini DP++/2xGbE LAN/1xCOM/2xUSB3.2 Gen1/1xUSB2.0/12VDC/Fanless/-40~85°C
◆ALF51-TN-26E30(770-ALF511-600G):Intel Atom X5-E3930/2GB LPDDR4/64GB eMMC/1xMini DP++/2xGbE LAN/1xCOM/2xUSB3.2 Gen1/1xUSB2.0/12VDC/Fanless/-40~85°C
◆ALF51-BN-46E40(770-ALF511-700G):Intel Atom X5-E3940/4GB LPDDR4/64GB eMMC/1xMini DP++/2xGbE LAN/1xCOM/2xUSB3.2 Gen1/1xUSB2.0/12VDC/Fanless/0~60°C
◆ALF51-TN-46E40(770-ALF511-800G):Intel Atom X5-E3940/4GB LPDDR4/64GB eMMC/1xMini DP++/2xGbE LAN/1xCOM/2xUSB3.2 Gen1/1xUSB2.0/12VDC/Fanless/-40~85°C

報告完畢,謝謝收看

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