logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Co dalej z mikrokontrolerem?

ghost666 13 Kwi 2023 10:03 1659 1
  • Co dalej z mikrokontrolerem?
    Chociaż rynek mikrokontrolerów jest nastawiony na stały wzrost, to czy cechy techniczne i funkcje tych układów nadal muszą ewoluować, aby spełniać wymagania klientów? Czy omawiane jednostki ogólnego przeznaczenia są zastępowane swoimi wersjami specyficznymi dla konkretnych aplikacji? Skromny, zwykły mikrokontroler ma już ponad 50 lat. Elementy te reprezentują znaczną część całego przemysłu komponentów elektronicznych. Wciąż dominują na scenie systemów wbudowanych i nie bez powodu: są elastyczne, konfigurowalne i łatwe do zaprogramowania. Dzięki tym jednostkom używanym we wszystkim, od drukarek laserowych po pralki i termostaty grzewcze przez wózki widłowe, dane o wysyłce ilości sprzedawanych mikrokontrolerów stanowią rozsądne wskazanie stanu przemysłu elektronicznego.

    Z biegiem lat opracowano wersje dostosowane do konkretnych zastosowań układów, aby realizować wymagania rozmaitych przypadków użycia, takich jak sterowanie silnikiem, łączność bezprzewodowa i bardzo niski pobór mocy. Niektóre elementy tego typu posiadają wysoce konfigurowalne bloki analogowe i cyfrowe, zapożyczając koncepcje architektoniczne bardziej związane z układami FPGA niż zwykłymi mikrokontrolerami. Inne są sprzedawane jako kontrolery ogólnego przeznaczenia, zawierające szereg bloków o stałych funkcjach — od przetworników analogowo-cyfrowych (ADC) i cyfrowo-analogowych (DAC) po łączność szeregową, timery/liczniki, GPIO i akceleratory kryptograficzne — do szerokiego zakresu użytkowego.

    Co dalej z mikrokontrolerem?
    Joe Thomsen,
    Microchip Technology
    Rynek mikrokontrolerów wykazuje stały wzrost

    Według ostatnich badań przeprowadzonych przez P&S Intelligence, globalny rynek mikrokontrolerów wart był 18,80 miliardów dolarów w 2021 roku i oczekuje się, że do 2030 roku osiągnie wartość 43,61 miliardów dolarów, przy CAGR na poziomie 9,8%. Przyczyn przewidywanego podbicia formatu jest wiele, od rosnącego wykorzystania uczenia maszynowego w inteligentnych czujnikach po dramatyczny wzrost systemów automatyki przemysłowej. Chociaż dany rynek jest nastawiony na stały postęp, czy cechy techniczne i funkcje tych elementów muszą w tym czasie ewoluować, aby dalej realizować potrzeby klientów? Czy mikrokontrolery ogólnego przeznaczenia będą wypierane przez wersje specyficzne dla poszczególnych aplikacji?

    Według Joe Thomsena (na zdjęciu po prawej), wiceprezesa jednostki biznesowej 16-bitowych MCU w firmie Microchip Technology, wymogi określają klienci. „Jedną z rzeczy, które robimy regularnie, jest ocena, co osoby najbardziej zainteresowane umieszczają na swoich płytkach i co jeszcze jest wdrażane wraz z mikrokontrolerem” — powiedział Thomsen. „Następnie możemy określić, w jaki sposób łatwiej i skuteczniej połączyć się z tymi elementami lub czy faktycznie możemy zintegrować te funkcje z samym mikrokontrolerem”.

    Jakie innowacje techniczne się dzieją?

    Dzisiejsze jednostki to zazwyczaj wysoce zintegrowane urządzenia z wieloma funkcjami, które mają oferować jednoukładowe rozwiązanie dla wielu projektów. W jaki sposób układy te nadążają za zmianami potrzeb klientów i przypadków użycia aplikacji? Jednym z celów jest energia. „Mikrokontrolery odpowiadają za około 5% do 10% całkowitego zużycia zasobów wewnątrz pojazdu, dlatego szukamy dalszych możliwości ich zmniejszenia” — wskazał Ralf Koedel (na zdjęciu po prawej, pod koniec artykułu), wiceprezes ds. mikrokontrolerów w dziale motoryzacyjnym firmy Infineon.

    „Niski pobór mocy to jeden z kluczowych elementów, którym musimy się przyjrzeć, aby dalej rozwijać daną przestrzeń” — oznajmił Tim Burgess, starszy dyrektor jednostki biznesowej zajmującej się mikrokontrolerami w przedsiębiorstwie Renesas. „Niski pobór mocy jest jednym z głównych wyróżników produktów. Gdy zmniejszamy technologię procesu, pozwala nam to zająć się projektowaniem dla małej mocy. Zawsze istnieje zagadka związana z metodami procesowymi: kiedy przechodzisz do bardziej zaawansowanego węzła, uzyskujesz lepsze aktywne zużycie, ale ponieważ bramka jest bardzo mała, upływ jest znacznie wyższy”.

    Co dalej z mikrokontrolerem?
    Steven Tateosian,
    Infineon
    Steven Tateosian (na zdjęciu po lewej), wiceprezes jednostki biznesowej IoT, Compute and Wireless Business firmy Infineon, podszedł do tej kwestii z perspektywy przemysłu i konsumenta, wskazując na rolę innowacji w zwielokrotnianiu wydajności mikrokontrolerów w szerszym zakresie zastosowań. „To, co zaczęliśmy obserwować w ciągu ostatnich pięciu lat, to większa integracja, taka jak procesory wielordzeniowe, zmieszane z tymi DSP i innymi akceleratorami” — powiedział. Te dodatki są wprowadzane: „bez fundamentalnej zmiany rzeczy związanych z łatwością użytkowania i profilami zasilania oraz ogólnymi zaletami kosztowymi systemu, które MCU przynosi w porównaniu z mikroprocesorami”. Wszechstronność jednostek o niskim poborze mocy sprawiła, że ​​są one niezwykle popularne w aplikacjach inteligentnych węzłów brzegowych, zwłaszcza tych opartych na tinyML. Wiele zastosowań bazujących na asystentach głosowych polega na ciągłej łączności z chmurą w celu rozpoznawania poleceń, lokalnie identyfikując tylko słowo wyzwalające lub krótką frazę. Jednak takie podejście wprowadza opóźnienie i ryzyko wrogiego wykorzystania urządzenia. Potrzeba lokalnego, deterministycznego podejmowania decyzji jest priorytetem.

    Koedel wskazał też, że większość dostawców mikrokontrolerów koncentruje się na włączaniu akceleratorów sieci neuronowych do swoich układów, w ramach przykładu powołał się na produkty Infineona, które integrują akceleratory dla funkcji motoryzacyjnych, w tym wyświetlaczy graficznych i przetwarzania radarowego ADAS. Thomsen z Microchipa nazwał z kolei sztuczną inteligencję przełomem dla mikrokontrolerów zaangażowanych w sterowanie w pętli zamkniętej w czasie rzeczywistym. „Myślę, że AI jest prawdopodobnie wielką, rewolucyjną transformacją, a w wielu przypadkach będzie to bezprecedensowa zmiana w aplikacjach naszych klientów” — powiedział.

    Czy mikrokontrolery osiągną limit, w którym procesory staną się bardziej atrakcyjne?

    Ponieważ elementy te doświadczają tak wielu innowacji i rośnie liczba przypadków użycia, można się zastanawiać, w którym momencie układy te osiągną własną wyporność, a mikroprocesory (i SoC, SoM itp.) staną się bardziej opłacalnym ujęciem. Rozważania za lub przeciw takiej zmianie wykraczają poza same specyfikacje techniczne. Zespoły inżynierów systemów wbudowanych inwestują znaczną ilość czasu i pieniędzy w wybór rodziny mikrokontrolerów do swoich projektów, więc będą chcieli pozostać przy tej architekturze tak długo, jak to tylko możliwe. Ponadto elementy te zwykle zużywają mniej energii i są tańsze niż procesory. Jednostki z mikroprocesorami są zazwyczaj wybierane na podstawie decyzji dotyczącej oprogramowania, interfejsów lub wyłącznie ze względu na wydajność, podczas gdy stawianie na mikrokontroler jest częściej związane z czynnikami czysto sprzętowymi.

    Co dalej z mikrokontrolerem?
    Bernd Westhoff,
    Renesas
    W przypadku niektórych aplikacji bazujących na procesorach może istnieć silna potrzeba migracji na mikrokontrolery, sugeruje Tateosian z Infineona. „Pewne wysokiej klasy inteligentne termostaty z wyświetlaczami pełnymi łączności są oparte na mikroprocesorach. A inne z nich posiłkują się wysokiej klasy mikrokontrolerami. Użytkownik nie zauważy różnicy, ale mogę powiedzieć, że koszty jednostkowe tych [dwóch typów urządzeń] są bardzo różne” — zakomunikował. „To dobry przykład, gdy niektórzy programiści są gotowi przejść z procesora na mikrokontroler, aby zredukować wykorzystanie energii i wydatki, a inni postrzegają wysiłek związany z tworzeniem oprogramowania jako zbyt duży”.

    Bernd Westhoff (na zdjęciu po prawej), dyrektor marketingu produktów IoT w firmie Renesas, zauważył, że wydajność mikrokontrolerów i mikroprocesorów zawsze w pewnym stopniu się pokrywała. „Procesory w przeszłości pracowały już z częstotliwością 200 i 400 MHz, a mikrokontrolery z łatwością doganiają ten poziom” — powiedział. Westhoff przytoczył również kilka fundamentalnych różnic między rozwojem obu ujęć. „Ludzie ze światka procesorów oczekują Linuksa, a nie RTOS-a. Toteż w przyszłości możesz mieć poważny problem z przekonaniem osoby programującej procesory z tym pierwszym systemem, aby podjęła RTOS-a na mikrokontrolerze i rozwijała tam swoje oprogramowanie”.

    Co dalej z mikrokontrolerem?
    Tim Burgess, Renesas
    Mikrokontroler ogólnego przeznaczenia już tu zostanie

    Ponieważ jednostki te korzystają z większej funkcjonalności, niektóre nieuchronnie zostają zoptymalizowane pod kątem określonego wykorzystania. Mikrokontrolery specyficzne dla aplikacji zwykle koncentrują się na szczególnych przypadkach użycia o dużym wolumenie, takich jak sterowanie silnikami. Czy ten trend może się utrzymać, tak że zapotrzebowanie na elementy ogólnego przeznaczenia spadnie? „Zawsze będą pojawiać się masowe, tanie rozwiązania, które przejmą układy ASIC [układy scalone specyficzne dla aplikacji]” — oznajmił Thomsen z Microchip. Skracając ramy czasowe rozwoju produktu, wskazał on na możliwość wybrania mikrokontrolera z półki już dziś i rozpoczęcia programowania. I nawet jeśli może to być nieco droższe niż inne rozwiązania, to pozwala szybko spełnić wymagania klienta dotyczące czasu wprowadzenia nowego produktu na rynek.

    Burgess z Renesasa (na zdjęciu po lewej) potwierdził ciągłe zapotrzebowanie na mikrokontrolery ogólnego przeznaczenia, zauważając: „Po prostu nie jest możliwe dostrojenie lub zoptymalizowanie procesorów specyficznych dla aplikacji dla każdego przypadku użycia. Istnieją tysiące odmiennych ujęć z tak wieloma różnymi wymaganiami, pamięciami, pakietami, pamięcią RAM, miksami urządzeń peryferyjnych, a kiedy przejdziesz do tego, co musisz zaprojektować, po prostu nie ma wystarczającej ilości rynku, aby to naprawdę uzasadnić”.

    Co dalej z mikrokontrolerem?
    Ralf Koedel, Infineon
    Pięćdziesiąt lat i wciąż się rozwija

    Rynek mikrokontrolerów stale umacnia się z roku na rok dzięki innowacjom technicznym i niekończącej się liście przypadków użycia. Na przykład w sektorze motoryzacyjnym, jak wskazuje Koedel (na zdjęciu po prawej) z Infineona, nie widzi jeszcze zwiastunów końca tego wzrostu. „Jeśli spojrzysz na przykład na motocykle, trend w Indiach polega na przechodzeniu od silników spalinowych do elektryfikacji, z dużo większą zawartością elektroniki, umożliwiając znacznie wydatniejszy [rozwój mikrokontrolerów]” — zakomunikował. Ze wszystkich przypadków wykorzystania tych układów wskazanych przez poszczególnych szefów działów różnych firm, z którymi skontaktował się autor oryginalnego artykułu, opublikowanego na portalu EE Times, wynika jasny obraz, że aplikacje oparte na uczeniu maszynowym zyskają na znaczeniu w tej dekadzie. Dzięki niskiemu poborowi mocy, architekturze zoptymalizowanej pod kątem akceleracji sieci neuronowych i wbudowanym funkcjom szyfrowania, mikrokontrolery jeszcze długo będą odpowiednim wyborem dla tego przypadku użycia.

    Źródło: https://www.eetimes.eu/whats-next-for-the-microcontroller/

    Fajne? Ranking DIY
    O autorze
    ghost666
    Tłumacz Redaktor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    https://twitter.com/Moonstreet_Labs
    ghost666 napisał 11960 postów o ocenie 10197, pomógł 157 razy. Mieszka w mieście Warszawa. Jest z nami od 2003 roku.
  • #2 20539371
    FirmowyUzytkownik
    Poziom 2  
    Moim zdaniem sytuacja będzie się stabilizować i wszystko wróci do normy.
    Jeżeli ktoś nadal potrzebuje mikrokontrolerów to posiadam na stanie np. STM32
    Jeżeli ktoś był by zainteresowany lub potrzebował od zaraz to służę pomocą.
    Kontakt w profilu.
    Pozdrawiam
REKLAMA