《Raspberry Pi 樹莓派官方消息》請參閱工程師：Dominic Plunkett 談計算模組 5

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計算模組 5 基本上是一個沒有連接器的 Raspberry Pi 5，那麼是什麼阻止您直接使用 Raspberry Pi 5 並剪掉帶有連接器的 PCB 部分呢？

我可以做到這一點，但尺寸不會那麼小。計算模組比樹莓派 5 小得多，而且我們還想添加板載 eMMC 之類的功能，這樣就可以在與計算模組 4 相同的空間內容納更多技術。理論上，是的，你只需要切斷連接器，但要正確做到這一點還有很多工作要做。 

那麼挑戰在於保持與 CM4 相同的外形尺寸？   

是的。雖然可以改變外形尺寸，但我不想這麼做，因為這可能會影響向後相容性。你或許可以稍微改變一下外型尺寸，不會影響太多人，但一旦你做出改變，就會影響某些人。 

除了主處理器散熱器形狀的物理變化外，其外形基本上相同。主機板上的一些部件有所移動，但這應該不會對最終用戶造成影響。

但在電氣方面，由於要添加新功能，所以必須做出一些改變。因此存在一些差異，這意味著它並非 100% 相容。但對大多數人來說，它都可以作為直接替代品，而且我們已經看到人們在為 CM4 設計的設備中使用它，沒有任何問題。 

我們新增了 USB 3.0 等新功能，當 CM5 插入專為 CM4 設計的載板時，這些功能將無法使用，因為 CM4 不支援 USB 3.0。這就是問題所在。 

如果您想要 100% 相容的產品，請繼續使用 CM4；CM4 仍在生產中，並將繼續生產數年 - 2030 年左右，而且我們很可能會將其延長到更長時間，以使其仍然可用。 

為了將 Raspberry Pi 5 的所有優點融入較小的體積中，計算模組 5 的 PCB 必須採用十層銅，而不是 Raspberry Pi 5 上的六層

所以，如果製造商想要在 Compute Module 5 上使用 USB 3.0 功能，他們就必須升級到新的載板，或者自行設計相關電路，對嗎？

確實如此。計算模組專為想要自行設計電路板的使用者而設計。我設計 CM4 和 CM5 的主要目標是盡可能地將您需要的功能融入 CM 模組，這樣您只需在電路板上安裝連接器即可。因此，如果您看一下計算模組 5 IO 板，會發現除了連接器之外，幾乎沒有其他零件。我們這裡指的不是複雜的電子元件。這就是我們的全部目標。我們使用 KiCad（一個可免費下載的 CAD 系統）來製作 CM5 IO 板，CM5 IO 板的設計文件也是免費提供的，因此您可以提取文件，刪除不需要的部分，隨意移動佈局，最終設計您自己的電路板。


 將 Raspberry Pi 5 的功能縮小到 CM5 形狀上有哪些挑戰？

其實最大的挑戰是電路密度，以及要把 RP1 放上電路板 —— RP1 雖然本身是一顆小晶片，但相對於電路板面積來說，它讓電子電路的密度變得非常高。

要合理地把它放上電路板並不容易，因為它有非常多的 I/O。RP1 是我們的 I/O 晶片，所以要引出 USB 3.0 的差分對、MIPI 的差分對、經由 PHY 出來的乙太網路訊號，還有進入晶片的 PCIe 與輸出的 GPIO。所以那一區域的電路板非常密集，花了很長時間才搞清楚如何把一切安排好。

CM5 本身是十層電路板（而 Raspberry Pi 5 是六層），所以它裡面有十層銅箔，以及相當多的接地平面，因為像 USB 3.0 和 PCIe 這些高速訊號都必須在電路板上保持電氣匹配。這代表必須進行非常精準的線路規劃，才能確保整個板子上的訊號完整性。

RP1 晶片位於電路板邊緣，所有 USB 3.0 訊號都從那裡出來。但因為沒有足夠的表面空間，它們必須往電路板內層走，再在內層進行導線規劃。那個角落因此特別密集。同時，MIPI 走在另一層，乙太網路則在底層。於是大量訊號必須互相交錯、分配空間，而設計時就得確保三維空間中的線路間距、以及正確的銅層參考平面都處理得當。

我們花了不少時間和板廠討論如何實作。最後，我們甚至把電路板做得比 CM4 厚 40 微米，以確保阻抗正確。這個額外的厚度也讓我們得以解決後續的難題。

整個過程就像解一個大型拼圖，需要不斷嘗試、調整與取捨。這是一塊非常高密度的小型電路板，雖然複雜，但當你花上幾週時間盯著它時，會逐漸感受到每個區域的特性與密集程度。我通常會先處理最困難的部分，等某個區域我有把握能走線時，就先放下它，再去挑戰下一個難點。等確定所有棘手的部分都能完成後，再回來收尾。因為如果困難的部分無法解決，那我就必須重新決定要修改哪裡。

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在將 Raspberry Pi 5 的優點縮小到 Compute Module 5 的較小尺寸的過程中，您是否被迫放棄某些東西？

很早以前，我們就一些訊號進行了內部討論，因為我們有 200 針連接器，而且我們知道必須更改一些訊號，因為有些訊號在新環境中並不存在。這樣就釋放了一些引腳。但後來，我們想要在引腳上放置的訊號比可用的引腳多，我們必須決定要包含哪些功能。 Raspberry Pi 5 右側有兩個 USB 2.0 端口，但它們被省略了。沒有訊號空間容納這兩個 USB 2.0 端口，所以它們在 CM5 上不存在。

有些人會發現他們想要一些額外的USB端口，但我們必須平衡，努力為所有人提供一款好產品，而不是只針對某個人或某個群體。所以關鍵在於確保它適合大多數人，並且對我們的主要客戶也具有良好的向後相容性。 

與 CM4 相比，您擁有的 USB 連接埠總數更多。 CM4 有四個 MIPI 端口，但 Raspberry Pi 5 及更高版本僅支援兩個 MIPI 端口。這樣就釋放了兩個 MIPI 端口，我們可以將其重新分配給 USB 3.0。這正是我們所做的。

所以，如果你把CM5插到CM4板上，並且使用了其中一個MIPI端口，那麼這個端口就不能再用於其中一個攝像頭和其中一個顯示器了。但這就是現實。我們必須做出一些選擇。沒錯，這些選擇對某些人來說很難，我完全承認有些人會覺得我們所做的選擇不適合他們。但正如我所說，CM4仍然可用，當他們圍繞CM4板設計產品時，CM4顯然是正確的選擇。它不會過時。但很多人會發現，他們可以直接使用CM5，獲得更高的處理效能。

如果您使用板載 eMMC，速度會快得多。這比 SD 卡快，也比 CM4 的板載 eMMC 快得多。我們還做了一些其他改進。可用記憶體更大——未來會推出 16GB 版本。

1GB 版本已經沒有了——如果有人下單幾百萬台，我相信我們會考慮，但目前不會有 1GB 版本。某種程度上，這是發展必然的結果。另一方面，我們已經有大量產品在售，我們必須保持理性，不要讓過多的產品積壓在庫存中，導致負擔過重。 

Raspberry Pi 計算模組 5 開發套件
 

 計算模組在哪裡出現？各大公司都在用它們開發什麼樣的產品？ 

它們體積小巧，運算能力強大，適用於各種場合。只需在系統中添加自訂 I/O 即可輕鬆實現，並享受 Raspberry Pi 的所有優勢。由於使用相同的軟體，您可以在建立自訂開發板之前，先在 Raspberry Pi 5 上完成所有開發工作。

閱讀 MagPi #149

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