Resumen
Elegir entre un diseño «chip-down» y un sistema en módulo (SOM) para un producto industrial es, en realidad, una decisión que implica riesgos relacionados con el ciclo de vida, no solo una comparación de la lista de materiales. Las obligaciones de seguridad, el riesgo normativo, la durabilidad de la cadena de suministro, los costes de soporte tras el lanzamiento y el tiempo de comercialización son factores importantes a lo largo de una vida útil del producto de 10 años o más. Para la mayoría de los productos industriales de volumen moderado, un SOM en una plataforma como Digi ConnectCore reduce ese riesgo y permite que el producto llegue antes al mercado. El diseño «chip-down» suele tener sentido únicamente en volúmenes muy elevados, bajo restricciones extremas de tamaño o consumo energético, o cuando se cuenta con un equipo maduro y especializado en hardware y seguridad.
La decisión entre «fabricar o comprar» a la hora de diseñar y construir sistemas embebidos ya no se limita a montar el hardware embebido y poner en marcha un prototipo. En el caso de los productos industriales, la elección entre un diseño «chip-down» y un «sistema en módulo» (SOM) determina tu nivel de seguridad, tu exposición a los requisitos normativos, tu vulnerabilidad ante la escasez de componentes y tus costes de soporte durante los próximos 10 a 15 años. También es crucial para el tiempo de comercialización. Elige el punto de partida que gestione mejor esos riesgos, no solo el que presente la lista de materiales más económica.
Digi ConnectCore módulos,
Seguridad TrustFence, Digi Embedded Yocto y
ConnectCore Cloud y
Servicios de seguridad están diseñadas para asumir gran parte de ese riesgo. La verdadera recompensa radica en llegar antes al mercado.
La decisión entre «fabricar» o «comprar» ha cambiado
Durante años, la cuestión de si era mejor diseñar una placa de circuito impreso (PCB) a medida en torno a un procesador (diseño «chip-down») o partir de un módulo sistema (SOM) se planteaba en términos de esfuerzo de ingeniería frente a coste unitario. Ese planteamiento ya no es válido para los productos industriales embebidos.
Los dispositivos industriales permanecen en funcionamiento sobre el terreno durante una década o más. Forman parte de redes de gran importancia: naves industriales, infraestructuras energéticas, entornos médicos y sistemas de transporte. Están sujetos a normativas que aún no existían cuando muchos equipos eligieron por última vez una plataforma. Y los últimos años han demostrado lo rápido que un solo componente que no está disponible puede paralizar una línea de producción.
Así pues, la verdadera pregunta es: ¿qué punto de partida te ofrece el menor riesgo total y el menor coste total a lo largo de todo el ciclo de vida del producto? Esa pregunta concierne tanto a los ingenieros como a los responsables de producto, a los jefes de programa y al departamento financiero, y cada grupo ve una parte diferente de la respuesta.
Es un espectro, no una elección binaria
La mayoría de los equipos barajan dos opciones, pero en realidad hay tres puntos de partida:
| Punto de partida |
Lo que tienes |
La mejor opción |
| Chip-down |
Todo: esquemas, diseño, BSP, seguridad, certificación, abastecimiento |
Volúmenes muy elevados, restricciones extremas de coste o tamaño, amplia experiencia interna |
| Sistema en módulo (SOM) |
Placa portadora, software de aplicación, conformidad a nivel de producto |
Productos industriales diferenciados que requieren rapidez y asistencia a largo plazo |
| Ordenador de placa única (SBC) |
Carcasa, aplicación, integración |
Prototipado rápido, productos de bajo volumen, prueba de concepto |
Cinco preguntas que debes responder antes de comprometerte
1. ¿Dispones de los recursos de ingeniería adecuados para desarrollar un producto «chip-down», y están realmente disponibles?
En el desarrollo de productos embebidos conectados, el alcance suele ser casi siempre mayor de lo previsto durante la fase de ideación. Sé sincero sobre si el equipo ha desarrollado antes este tipo de producto, si realmente se pueden dejar de lado otros proyectos y si contáis con una amplia experiencia en las disciplinas menos glamurosas: diseño de alta velocidad, gestión de la energía, diseño de RF, arranque seguro y mantenimiento a largo plazo de Linux. La complejidad del diseño de RF por sí sola puede suponer un obstáculo insuperable si no se cuenta con las habilidades básicas de ingeniería de RF en el equipo. El enfoque «chip-down» implica contar con personal que domine todas estas competencias de diseño, fabricación y pruebas, no solo aquellas que más te gusten.
Cómo ayuda Digi: una placa SOM ConnectCore se entrega con el procesador, la memoria, la gestión de la alimentación y (en las variantes inalámbricas) los módulos de radio precertificados, integrados y probados, y Digi Embedded Yocto proporciona un paquete de soporte para placas Linux validado desde el primer día. Tu equipo puede centrarse en la aplicación y en la placa portadora en lugar de en el subsistema informático. También dispones de asistencia técnica especializada y servicios de diseño de Particle cuando necesites ayuda de ingeniería más avanzada.
2. ¿Cómo es realmente tu calendario?
Los proyectos de diseño de sistemas embebidos que carecen de un calendario definido suelen ser los más costosos, ya que los equipos trabajan a tiempo completo por debajo de su máxima eficiencia durante mucho más tiempo del necesario. Un módulo preintegrado y previamente probado permite acortar el calendario de forma práctica: el desarrollo de software puede comenzar desde el primer día en la plataforma de destino, el diseño de la placa de aplicación puede basarse en un diseño de referencia contrastado, y los trabajos de hardware y software pueden realizarse en paralelo en lugar de de forma secuencial.
Cómo ayuda Digi: Los kits de desarrollo y los ordenadores de placa única permiten a los equipos de software empezar a trabajar en el hardware de destino real mientras aún se está diseñando la placa portadora personalizada. Digi también proporciona esquemas, archivos Gerber y listas de materiales para sus placas de referencia, de modo que el diseño de la placa portadora parte de un trabajo ya probado en lugar de empezar desde cero.
3. ¿Has calculado el coste total de propiedad, y no solo la lista de materiales?
Un diseño «chip-down» puede parecer, sobre el papel, que tiene un coste unitario más bajo. Comprueba esa hipótesis incluyendo:
- Ingeniería no recurrente para el desarrollo de hardware, software y pruebas
- Giros y giros adicionales del prototipo
- Costes de certificación y cumplimiento normativo, como los relacionados con las comunicaciones por radio, la seguridad y otros requisitos específicos del sector
- Desarrollo de pruebas de fabricación y aumento del rendimiento
- Mantenimiento continuo del software y aplicación de parches de seguridad a lo largo de la vida útil del producto
- Gestión de la obsolescencia y riesgo de rediseño
- Los ingresos que dejas de percibir por cada mes de retraso en la comercialización de tu producto (véase más abajo)
Cuando los volúmenes son moderados y los ciclos de vida largos, el mayor coste unitario del módulo suele verse compensado por el ahorro en gastos de ingeniería y de ciclo de vida.
Cómo ayuda Digi: el Wi-Fi y el Bluetooth precertificados en los módulos SOM inalámbricos eliminan gran parte del trabajo que supone la certificación de los sistemas de radio. Los servicios en la nube de ConnectCore se ofrecen en los niveles Essential y Premium, con opciones de suscripción y de pago por uso, por lo que los costes de gestión continuos son predecibles y se adaptan al tamaño de la flota.
4. ¿Puedes cumplir con tus obligaciones normativas y de seguridad durante todo el ciclo de vida del producto?
Es aquí donde las reglas del juego han cambiado más. La seguridad en el desarrollo de productos industriales conectados ya no es una característica que se añada antes del lanzamiento. Se trata de una obligación permanente, que comienza con el diseño integrado y la creación de prototipos y se prolonga a lo largo de todo el ciclo de vida del producto una vez en el mercado.
Normativas que afectan a los productos conectados, como la Ley de Ciberresiliencia de la UE, los requisitos de ciberseguridad de la Directiva de la UE sobre equipos radioeléctricos y los marcos normativos del sector, como la norma IEC 62443 para la automatización industrial, atribuyen al fabricante la responsabilidad de fabricar productos de forma segura, realizar un seguimiento de las vulnerabilidades y darlas a conocer, así como proporcionar actualizaciones de seguridad durante todo el periodo de soporte.
Para un equipo de desarrollo de productos de IoT , esto se traduce en tareas concretas:
- Arranque seguro y autenticado, almacenamiento cifrado e interfaces protegidas
- Un mecanismo fiable de actualización inalámbrica con firma digital
- Una lista de materiales de software (SBOM) y un proceso para supervisar las nuevas vulnerabilidades en cada componente de código abierto que se distribuya
- Un proceso de gestión y divulgación de vulnerabilidades
- Identidad del dispositivo basada en el hardware y gestión de claves
Desarrollar y mantener todo esto de forma interna mediante un diseño a medida «chip-down» supone un compromiso importante y permanente.
Cómo ayuda Digi: La seguridad se aborda en tres niveles: los chips de NXP y STMicroelectronics, que proporcionan una base de seguridad de hardware; el marco Digi TrustFence (arranque seguro, sistemas de archivos cifrados, acceso autenticado y actualizaciones seguras de firmware); y los servicios de seguridad ConnectCore (SBOM, análisis de vulnerabilidades e informes CVE), combinados con los servicios en la nube para la aplicación segura de parches de forma inalámbrica. Digi presenta esta combinación como compatible con los requisitos del Anexo I de la CRA. A continuación se describe cada capa.
5. ¿Tu cadena de suministro puede garantizar el suministro del producto durante 10 años o más?
La escasez de los últimos años ha dejado a muchos equipos con productos que no han podido fabricar. En el caso de los productos industriales, la sostenibilidad de la cadena de suministro debe ser un criterio de selección, no una cuestión secundaria.
Preguntas que debes plantear a cualquier proveedor de plataformas y que debes hacerte a ti mismo si te decantas por un diseño «chip-down» frente a uno «SOM»:
- ¿Cuál es la ventana de disponibilidad garantizada para el procesador y el módulo?
- ¿El procesador procede de un proveedor que cuente con un programa de longevidad industrial?
- ¿Cómo se gestionan los avisos de fin de vida útil y en qué consiste el proceso de «última compra»?
- ¿Existe una ruta de migración clara hacia un componente sucesor con opciones compatibles en cuanto a la disposición de pines o al software?
- ¿Quién gestiona el abastecimiento múltiple y los riesgos a nivel de componentes: tú o tu proveedor?
Con un SOM, gran parte del abastecimiento de componentes, el seguimiento de la obsolescencia y la planificación del ciclo de vida recae en un proveedor cuya actividad principal es precisamente esa. Con el «chip-down», cada condensador, dispositivo de memoria y circuito integrado de alimentación de tu placa pasa a ser responsabilidad tuya.
Cómo ayuda Digi: Digi diseña módulos SOM ConnectCore pensados para una larga vida útil en entornos industriales, basándose en las familias de procesadores de NXP y STMicroelectronics, que están orientadas al suministro industrial a largo plazo, y se encarga del abastecimiento de componentes a nivel de módulo, la comunicación sobre la última compra y la planificación de sucesores para que usted no tenga que hacerlo. Los módulos se diseñan y verifican para condiciones industriales, lo que incluye rangos de temperatura ampliados y pruebas de fiabilidad como la norma IEC 60068 y HALT en los diseños actuales.
Los costes que surgen tras el lanzamiento
Muchos equipos elaboran con cuidado el presupuesto para el desarrollo y luego subestiman lo que viene después. Tras el lanzamiento, sigues siendo responsable de lo siguiente:
- Actualizaciones de firmware
- Parches de seguridad
- Corrección de errores y actualizaciones del núcleo
- Respuesta ante nuevas vulnerabilidades en componentes de terceros
- Gestión del despliegue de la flota
- Supervisión y actualizaciones remotas
- Gestionar los cambios en los componentes sin que ello afecte a la certificación
A lo largo de un ciclo de vida de 10 años, estos costes pueden equipararse o incluso superar la inversión inicial en desarrollo. Los responsables de producto deberían solicitar esta visión del ciclo de vida desde el principio, ya que es la parte del análisis de viabilidad que suele faltar con mayor frecuencia.
Este es también el ámbito en el que un enfoque basado en una plataforma resulta más rentable. Las actualizaciones, el seguimiento de vulnerabilidades y la gestión de la flota no son tareas de ingeniería puntuales, sino servicios recurrentes. Digi los ofrece precisamente como tales, tal y como se describe a continuación.
El lado de los ingresos: cuánto vale un lanzamiento más rápido
La mayoría de los análisis que comparan el diseño SOM con el diseño «chip-down» se plantean como comparaciones de costes. Esto deja fuera la cifra más importante del análisis de viabilidad: los ingresos y el margen que se obtienen —o se pierden—, dependiendo de cuándo llegue el producto a los clientes. Los responsables de producto y los directores financieros deberían tener esto en cuenta al mismo nivel que la estimación de ingeniería.
Cada mes de retraso tiene un coste. Una forma sencilla de expresarlo es la siguiente: coste del retraso por mes = beneficio bruto mensual previsto en situación de equilibrio, ajustado en función de la rapidez con la que aumentan las ventas.
La importancia de la rapidez a la hora de poner en marcha tu solución integrada se debe a varios factores:
- Ingresos anticipados. Cuando el final de tu ventana de mercado está fijado (el lanzamiento de un competidor, la fecha de un programa para clientes, un plazo reglamentario), cada mes que te adelantes supone un mes de ventas que, de otro modo, nunca recuperarías.
- Posición competitiva. Los clientes industriales evalúan a los proveedores y suelen mantenerse fieles a ellos. Ser el primero en llegar puede suponer ganarse la incorporación del producto en el diseño y, con ello, la base instalada que le sigue.
- Capacidad para fijar precios. En las primeras etapas de un mercado, estás menos expuesto a la presión sobre los precios que ejercen los competidores que te siguen.
- Aprendizaje más rápido. Las implementaciones sobre el terreno más tempranas generan comentarios reales de los clientes que dan forma a la próxima versión.
- Capacidad de ingeniería. Los ingenieros que no están ocupados recreando una plataforma informática tienen tiempo libre para trabajar en las características que diferencian a tu producto, o en el próximo producto.
- Acceso al mercado. En el caso de los productos que se comercializan en mercados regulados, incumplir una fecha límite de cumplimiento puede impedir por completo la obtención de ingresos, y no solo retrasarla.
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Más información sobre el desarrollo «chip-down» frente al desarrollo SOM
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Un ejemplo ilustrativo de la comparación entre el diseño SOM y el diseño «chip down»
| Supuesto o resultado |
Valor hipotético |
| Volumen anual |
20 000 unidades |
| Beneficio bruto previsto en régimen de equilibrio para el producto |
200 000 dólares al mes |
| Aceleración del lanzamiento mediante un enfoque basado en módulos |
Seis meses antes |
| Beneficio bruto adicional derivado del lanzamiento anticipado (ventana de mercado fija, sin tener en cuenta la fase de aceleración) |
1,2 millones de dólares |
| NRE evitados (hardware del subsistema informático, BSP, puesta en marcha de la seguridad) |
~1 millón de dólares |
| Se han evitado los costes de certificación y de nueva versión |
$150,000 |
| Se ha evitado el mantenimiento continuo de Linux y de la seguridad (1 ETC a 200 000 dólares al año × 10 años) |
~2 millones de dólares |
| Coste total evitado |
~4,35 millones de dólares |
| Análisis de costes a 10 años |
Valor hipotético |
| Sobrecoste del módulo frente a la lista de materiales (BOM) del chip |
15 dólares por unidad, o 300.000 dólares al año, 3 millones de dólares en 10 años |
| Coste delta (coste evitado – sobrecoste) |
~1,35 millones de dólares |
En este caso hipotético, el sobrecoste del módulo asciende a unos 3 millones de dólares en diez años, pero el lanzamiento anticipado, el ahorro en trabajos de ingeniería y certificación, y la reducción del esfuerzo de mantenimiento suponen un valor de unos 4,35 millones de dólares. La balanza se inclina a favor del «chip-down» solo a partir de unas 29 000 unidades al año. Tus cifras serán diferentes, pero el método sigue siendo válido: compara el sobrecoste del ciclo de vida con el ahorro a lo largo del mismo más el valor del tiempo de comercialización, no la lista de materiales (BOM) con la lista de materiales (BOM).
Los equipos también deberían analizar con honestidad el caso de reducción del tamaño del chip. Cuando los volúmenes son muy elevados y el mercado ofrece una ventana de oportunidades prolongada y estable, la prima por unidad puede cobrar mayor importancia.
¿En qué casos resulta conveniente el diseño «chip-down»?
Un enfoque modular no siempre es la solución. El desarrollo de productos «chip-down» puede resultar adecuado cuando:
- Los volúmenes son muy elevados y el coste unitario es el factor determinante del análisis de viabilidad
- Los módulos disponibles no permiten cumplir con las restricciones de tamaño, potencia o formato.
- Contáis con un equipo de hardware y seguridad con experiencia y comprometido, que cuenta con un proceso bien establecido
- Ya mantienes una plataforma de software de larga duración para el procesador
Aun así, muchos equipos crean primero un prototipo con un sistema en módulo en lugar de un diseño «chip-down», e incluso lanzan el producto basándose en un diseño de módulo. Esto les permite validar el producto y el mercado antes de comprometerse con un diseño a medida. Dado que Digi Embedded Yocto y el marco TrustFence funcionan en toda la familia ConnectCore y se basan en chips estándar de NXP y STMicroelectronics, el trabajo de software y seguridad realizado en un SOM se mantiene si posteriormente se pasa a una placa a medida.