超音波検査装置への小型ボード組込み事例/ COM Express Type 6 SOM-6883

2021/03/25

#事例

システム要件

超音波検査装置を使えば、患者の症状を早期に発見し、より正確で迅速な臨床判断を下すことができます。そのためには、より正確な画像を取得し、検査精度を向上させるための精密なデータ処理技術やグラフィックスレンダリングが必要不可欠になります。特に新型コロナウイルス感染症（COVID-19）の影響で、移動が制限されている患者を検査する場合でも柔軟に対応できるデバイス要件が必要となります。

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課題

通常、ハイエンドな超音波検査装置は、FPGA、GPUカード、AIアクセラレータ・モジュールが用いられていますが、より卓越した演算・グラフィック性能の実現に伴い、システム設計の複雑化・GPU / VPUエンジンの統合によるコストの上昇などの問題が発生します。また、ハイパフォーマンスを求めれば、それだけ「放熱」の問題をいかに解決するかが重要になってきます。この対応として一般的には冷却ソリューションが用いられますが、超音波検査装置にはコンパクトでスタイリッシュな外観が求められるため、冷却ソリューションのスペースが制限されます。さらに院内環境で騒音を発生させずに熱を放散させる「静音動作」という要件もクリアしなければなりません。上記の要件を考慮すると、以下のような課題が発生します。

ハードウェアとソフトウェアの統合コストがかかり、開発費が高騰する
スペースが制限されていることに加え、正確かつタイムリーなサービスを享受するための高い信頼性が必要
一般的なサーマルモジュールだと、サイズが大きく、医療用で使用するにはノイズが大きいため、要件としては不適切

ソリューション

高性能なパフォーマンス＆Advantech独自の冷却ソリューションである「QFCS（Quadro Flow Cooling System）」

AdvantechのSOM-6883は、第11世代インテル Core™プロセッサ（Tiger Lake-UP3）、Intel iRIS® Xe GPU（96EU）搭載の卓越した演算性能を発揮します。前世代のGPUと比較して、GPU性能が3倍、AIのベンチマーク検証が2倍に向上しました（追加グラフィックカードを実装なし）。さらに、薄型で静音動作が特長のQFCS（Quadro Flow Cooling System）によって、TDP（熱設計電力）をフル活用し、CPUの性能を100%発揮することができます。

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SOM-6883は、こうした卓越した性能だけでなく、DDR4メモリのオンボード、高速PCIe Gen4(16GT/s)、USB 4 Type-Cインターフェース接続、幅広い I/O接続に対応し、スリム（95 x 95 mm）で優れた耐振動性を備えているため、超音波検査装置に組込む上で最適なソリューションです。

com_formfactor_1438x806 COM フォームファクタ一覧（クリックして拡大）

課題の克服

SOM-6883は、優れたCPU・GPU性能を発揮し、超音波検査装置の8KでのSDR 高解像度表示を実現しました。さらに、追加のGPUカードを使用することなくAIベースの画像診断を実行。開発をより容易に、コストをより抑えることに成功し、市場へ迅速に製品を投入することができました（Time-To-Market）。また、実装をさらに円滑化するため、独自のデザイン・イン・サービスに加え、シグナルインテグリティ（Signal Integrity）/EMIのコンサルタント、BIOSのカスタマイズ、使いやすいソフトウェア・ユーティリティ（Edge AI Suite）を提供しました。Intel® OpenVINO™ ツールキットに対応したAdvantechのAI開発ツール Edge AI Suiteは、各ボードに対応し、操作しやすいインターフェースを備え、100以上の学習済みAIモデルをお客様に提供できます。

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さらに、特許取得済みのAdvantech独自サーマルソリューションである QFCS(Quadro Flow Cooling System)は、インテル社のひずみゲージ規格と互換性があり、CPU内で発生した熱を効率的に放散することができます。 SOM-6883にQFCS設計を採用すれば、静音動作で(45dB)で動作することができ、医療環境での使用に最適なソリューションとなります。