Compute Module 4: Kompakte Power für Embedded-Produktentwicklung

Sie suchen ein Modul für die Serienfertigung eines kompakten Produkts, das in einen Standard-SODIMM-Steckplatz passt? Der Raspberry Pi Compute Module 4 (CM4) ist genau dafür gemacht – er bringt die volle Pi-4-Leistung in ein winziges Formfactor, das in eigene Carrier-Boards integriert werden kann.

Was ist ein Compute Module?

Der Compute Module ist der industrielle Formfaktor der Raspberry-Pi-Familie. Er enthält den SoC (BCM2711), RAM, eMMC-Flash (oder Lite-Version ohne eMMC) und die PMIC – aber keine Peripherieanschlüsse (HDMI, USB, GPIO-Pins direkt). Stattdessen stellt er zwei 100-polige Hochgeschwindigkeits-Mezzanine-Connectoren (Hirose DF40) bereit, über die alle Schnittstellen des SoC geführt sind. Entwickler designen ihr eigenes Carrier-Board (Basisplatine) passgenau für das Endprodukt.

Optisch ähnelt er dem Pi Zero, ist aber technisch ein völlig anderes Konzept: Der CM4 ist für Volumenfertigung und Embedded-Design gedacht, der Zero für Bastler/Prototyping.

Einsatzgebiete

Dank gleicher CPU (Quad-Core Cortex-A72 @ 1,5 GHz) wie Pi 4 bietet der CM4 hohe Performance für:

• Industrielle Steuerungen & SPS-Alternativen
• IoT-Gateways & Edge-Computing
• Home-Automation-Zentralen
• Cluster-Computing (z. B. Turing Pi 2 Cluster)
• Handheld-Geräte, portable Messtechnik
• Digital Signage, Thin Clients
• Prozessautomatisierung

Vorteile & IO-Schnittstellen

1. Produktreife: Für Serienfertigung qualifiziert (industrielle Temperaturbereiche, langfristige Verfügbarkeit).
2. Kompaktes Design: Ermöglicht extrem kleine Endgeräte.
3. Onboard eMMC (8/16/32 GB) oder Lite (SD-Karte auf Carrier).
4. Umfassende IO über die Connectoren:

• GPIO: 48
• I²C: 2
• SPI: 2
• UART: 2
• USB 2.0 OTG/Host: 1
• PCIe Gen 2 ×1: 1 (z. B. NVMe-SSD, Wi-Fi-Karte)
• HDMI 1.3a: 1 (bis 4Kp30)
• DSI (Display): 2× 2-Lane oder 1× 4-Lane (bis 1 Gbps/Lane)
• CSI (Kamera): 2× 2-Lane oder 1× 4-Lane (bis 1 Gbps/Lane)
• DPI (Parallel RGB Display): 1
• SMI (NAND): 1
• SDIO/SD: 2

Raspberry Pi Compute Module 4 – Spezifikationen

Kern: Broadcom BCM2711, Quad-Core Cortex-A72 @ 1,5 GHz
RAM: 1 / 2 / 4 / 8 GB LPDDR4-3200
eMMC: 0 (Lite) / 8 / 16 / 32 GB
Wireless: Optionales Wi-Fi 2,4/5 GHz + Bluetooth 5.0 (BLE) – auf Modul aufgelegt, Antenne über Carrier
Temperatur: –20 °C … +70 °C (industriell: –40 °C … +85 °C)

Compute Module 4 IO Board (Entwickler-Carrier)

Der CM4 kann nicht ohne Carrier-Board betrieben werden. Das offizielle CM4 IO Board ist die Referenzplatine für Entwicklung & Test.

Anschlüsse des IO Boards:

• 2× CSI (Kamera) – benötigen kürzeres Flex-Kabel (Standard-Pi-Kabel zu lang)
• 2× DSI (Display) – zwei offizielle Displays parallel möglich
• 40-poliger GPIO-Header (Pi-kompatibel) – HATs & Add-ons nutzbar (inkl. PoE HAT)
• 2× USB 2.0 Typ-A
• 2× HDMI (Full-Size)
• Gigabit Ethernet (RJ45)
• Micro-USB (USB Device) – zum Flashen des eMMC (rpiboot)
• Micro-SD-Slot (für CM4 Lite)
• PCIe ×1 Slot (Gen 2) – z. B. NVMe-SSD, Wi-Fi 6 Karte
• 12 V DC-Eingang (Stromversorgung für Board + CM4)
• J20 (ext. Strom), J17 (Lüfteranschluss)
• RTC-Batteriehalter (CR2032)

Vergleich: CM4 vs. Pi 3 vs. Pi 4

Pi 3 Model B+: BCM2837, 4× Cortex-A53 @ 1,4 GHz, 1 GB RAM, kein PCIe, kein USB 3, 10/100 Ethernet.
Pi 4 Model B: BCM2711, 4× Cortex-A72 @ 1,5 GHz, 1–8 GB RAM, USB 3.0, Gigabit Ethernet, 2× HDMI 4K.
CM4: Derselbe SoC wie Pi 4, aber ohne Onboard-Peripherie – alles über Carrier. Ermöglicht PCIe, duales CSI/DSI, 48 GPIO. Kein onboard Wi-Fi/BT (optional auf Modul).

Beispielprojekte

1. Raspberry Pi Home Security System

Kostengünstige Alternative zu kommerziellen Smart-Home-Sicherheitssystemen.

Material: Twilio (SMS/Call), AWS S3 (Bildspeicher), Raspberry Pi Camera Module V2.

→ Volles Tutorial extern verlinkt.

2. Eigenen Raspberry Pi Computer bauen (CM4-basiert)

Leistungsstarker Mini-PC: 2× 4K-Display, Foto/Video-Editierung, Bluetooth 5.0, 2× USB 3.0 (via Carrier).

Benötigt (Pi 4 Desktop Kit Basis):

• Mini Wireless Keyboard + Touchpad
• MicroSD 32 GB Class 10 + Reader
• Pi 4 Model B 4 GB (oder CM4 + Carrier mit USB 3.0)
• Micro-HDMI → HDMI Kabel 1 m
• Netzteil 5 V / 3 A USB-C
• Cat6 Ethernet 1 m
• ABS H-Gehäuse für Pi 4

Hat der CM4 WLAN?

Standardmäßig nein – im Gegensatz zu Pi 3B+/4B/Zero W. Es gibt aber Varianten mit onboard Wi-Fi/BT (Bestelloption „Wireless“). Ohne Modul-WLAN: Anbindung per USB (WLAN-Stick), SDIO (z. B. ESP32 als Co-Prozessor), SPI oder PCIe (M.2 Wi-Fi-Karte).

Fazit

Der Compute Module 4 ist die richtige Wahl, wenn Sie die Pi-4-Leistung in ein eigenes, kompaktes Produkt integrieren wollen – sei es für Industrie, IoT, Cluster oder Handhelds. Er bietet PCIe-Zugang, duales Kamera/Display-Interface und 48 GPIO im SODIMM-Formfaktor. Für reine Bastlerprojekte ist ein Pi 4 oder Zero 2 W oft praktischer. Fragen oder Projektideen? Gerne melden!