10 głównych trendów w mikrokontrolerach na rok 2024

Napędzany nienasyconym popytem na inteligentniejsze, bardziej wydajne i wszechstronne urządzenia elektroniczne, krajobraz mikrokontrolerów (MCU) ewoluuje w szybkim tempie. Mikrokontrolery – kompaktowe, lecz potężne mózgi stojące za szeroką gamą gadżetów, od urządzeń domowych po sprzęt przemysłowy – są na czele postępu technologicznego i przechodzą niezwykłe zmiany.

Ten artykuł zagłębi się w dziesięć głównych trendów mikrokontrolerów na rok 2024, badając, jak te rozwój wpływa na zwiększenie możliwości i funkcjonalności różnych elektronik i toruje drogę dla przyszłych innowacji.

1. Rozszerzone możliwości integracji

Jednym z wyraźnych trendów w mikrokontrolerach na rok 2024 jest dążenie do rozszerzenia możliwości integracji. Producenci coraz częściej wbudowują dodatkowe funkcjonalności – takie jak bezprzewodowa komunikacja i zaawansowane funkcje bezpieczeństwa – bezpośrednio w jednostki mikrokontrolerów. Ta integracja upraszcza złożoność projektowania i redukuje ogólny rozmiar oraz zużycie energii urządzeń.

Rozszerzona integracja jest szczególnie istotna w rozwoju urządzeń IoT, gdzie kluczowe są oszczędność miejsca i efektywność energetyczna. Takie postępy umożliwiają pojawienie się nowej generacji kompaktowych, połączonych i bezpiecznych urządzeń, torując drogę dla bardziej zaawansowanych aplikacji zarówno w sektorze konsumenckim, jak i przemysłowym.

Mikrokontrolery SimpleLink™ firmy Texas Instruments są świetnym przykładem. Te MCU oferują zintegrowaną łączność bezprzewodową i zaawansowane zabezpieczenia, prezentując trend w kierunku bardziej zintegrowanych rozwiązań mikrokontrolerowych.

2. Poprawa efektywności energetycznej

Efektywność energetyczna pozostaje kluczowym punktem koncentracji w rozwoju mikrokontrolerów. W 2024 roku obserwujemy nową falę MCU o ultra-niskim zużyciu energii zaprojektowanych do przedłużania żywotności baterii przenośnych i noszonych urządzeń. Te MCU są zaprojektowane do pracy przy minimalnych poziomach mocy, jednocześnie utrzymując optymalną wydajność, co jest niezbędnym wymogiem dla aplikacji takich jak zdalne czujniki i urządzenia monitorujące zdrowie.

Seria MCU STM32L od STMicroelectronics wyróżnia się ultra-niskim zużyciem energii, co czyni je idealnymi dla aplikacji energooszczędnych w przenośnych i noszonych urządzeniach.

3. Zaawansowane funkcje bezpieczeństwa

W miarę jak świat staje się coraz bardziej połączony, znaczenie bezpieczeństwa w mikrokontrolerach nie może być przecenione. W 2024 roku widzimy MCU z zaawansowanymi funkcjami bezpieczeństwa stające się standardem. Te funkcje obejmują sprzętowe szyfrowanie, bezpieczne procesy uruchamiania i zintegrowane zdolności wykrywania zagrożeń.

Ten trend jest kluczowy w adresowaniu rosnących obaw dotyczących prywatności danych i cyberbezpieczeństwa, szczególnie w aplikacjach obejmujących wrażliwe dane, takie jak transakcje finansowe czy osobiste informacje zdrowotne.

Rodziny mikrokontrolerów Microchip SAM L10 i SAM L11 zostały zaprojektowane z myślą o zaawansowanym bezpieczeństwie. Posiadają one sprzętowe szyfrowanie i możliwości bezpiecznego uruchamiania, odpowiadając na rosnące potrzeby bezpiecznych rozwiązań mikrokontrolerowych.

4. Większa moc obliczeniowa 

Mikrokontrolery odnotowują znaczący wzrost mocy obliczeniowej. Popyt na szybsze, bardziej potężne MCU jest napędzany potrzebą obsługi złożonych algorytmów i dużych zbiorów danych, szczególnie w aplikacjach takich jak sztuczna inteligencja (AI) i uczenie maszynowe (ML).

W 2024 roku zobaczymy mikrokontrolery wyposażone w wyższe prędkości zegara, więcej rdzeni i zwiększoną pojemność pamięci. Ten trend umożliwia bardziej zaawansowane możliwości przetwarzania na krawędzi, redukuje potrzebę obliczeń w chmurze i ułatwia szybsze, w czasie rzeczywistym podejmowanie decyzji w aplikacjach takich jak pojazdy autonomiczne i inteligentne produkcje.

MCU NXP i.MX RT Crossover charakteryzują się wysoką wydajnością rdzenia Arm® Cortex®-M i funkcjonalnością Zephyr RTOS, optymalizowane pod kątem protokołów Ethernet w czasie rzeczywistym w aplikacjach IoT przemysłowych i motoryzacyjnych.

5. Miniaturyzacja

Trwający trend miniaturyzacji w mikrokontrolerach nie słabnie, producenci wytwarzają coraz mniejsze MCU bez kompromisów w zakresie funkcjonalności. Ta miniaturyzacja jest kluczowa w aplikacjach, gdzie przestrzeń jest na wagę złota, takich jak implanty medyczne czy technologia noszona. Mniejsze MCU pozwalają na bardziej kompaktowe projekty i przyczyniają się do estetycznego wyglądu produktów konsumenckich.

Seria Microchip Technology PIC10F prezentuje trend miniaturyzacji w mikrokontrolerach. Są to małe, lecz potężne MCU zaprojektowane z myślą o aplikacjach wrażliwych na koszty i ograniczone przestrzenią.

6. Zwiększone opcje łączności

Łączność jest kluczowym trendem w branży mikrokontrolerów, z rosnącą liczbą MCU oferujących wiele opcji łączności. Obejmują one wsparcie dla tradycyjnych protokołów takich jak Ethernet oraz nowszych standardów jak 5G, NB-IoT i LoRaWAN.

Zdolność do obsługi szerokiego zakresu opcji łączności jest kluczowa w rozwijaniu urządzeń IoT. Ten trend umożliwia urządzeniom bardziej efektywną interakcję w ekosystemie IoT, zwiększając wymianę danych, zdalne monitorowanie i możliwości sterowania, które są kluczowe dla aplikacji od inteligentnych domów po automatyzację przemysłową.

Seria ESP32 od Espressif wyróżnia się szerokim zakresem opcji łączności, co czyni ją wszechstronnym wyborem dla aplikacji połączonych.

7. Przyjęcie architektury RISC-V 

Przyjęcie architektury RISC-V w mikrokontrolerach zyskuje na popularności. Ta otwarta architektura zestawu instrukcji (ISA) oferuje elastyczność i możliwości dostosowania, których nie mogą dorównać własnościowe ISA. RISC-V pozwala producentom i projektantom na rozwijanie niestandardowych rozwiązań mikrokontrolerowych dostosowanych do konkretnych aplikacji bez ograniczeń licencyjnych i opłat licencyjnych związanych z tradycyjnymi ISA. Ten trend sprzyja innowacjom i konkurencji na rynku mikrokontrolerów, prowadząc do bardziej zróżnicowanych i wyspecjalizowanych ofert MCU. 

SiFive oferuje gamę mikrokontrolerów opartych na RISC-V, które zyskują na popularności dzięki swojej elastyczności dostosowania i otwartej architekturze. Rdzenie SiFive są małe i zapewniają wysoką efektywność energetyczną, umożliwiając umieszczenie większej liczby rdzeni na chipie dla wysoce efektywnego i opłacalnego obliczania.

8. Rozwój w aplikacjach motoryzacyjnych

Przemysł motoryzacyjny nadal jest znaczącym motorem innowacji mikrokontrolerów. W 2024 roku obserwujemy ekspansję zastosowań MCU w pojazdach, od jednostek sterujących silnikiem po zaawansowane systemy wspomagania kierowcy. Trend w kierunku pojazdów elektrycznych i autonomicznych jest szczególnie wpływowy, wymagając MCU o wysokiej niezawodności i możliwościach przetwarzania w czasie rzeczywistym. 

Rodzina mikrokontrolerów AURIX™ od Infineon jest zaprojektowana specjalnie do zastosowań motoryzacyjnych. Oferuje wysoką wydajność, funkcje bezpieczeństwa i możliwości czasu rzeczywistego odpowiednie dla systemów ADAS i kontroli EV.

9. Skupienie na zrównoważonym rozwoju

Zrównoważony rozwój stał się istotnym aspektem dla przemysłu mikrokontrolerów. Producenci odpowiadają na to wyzwanie, rozwijając MCU przy użyciu przyjaznych dla środowiska procesów i materiałów. Ponadto, kładzie się nacisk na tworzenie MCU, które umożliwiają funkcje oszczędzania energii w produktach końcowych, przyczyniając się do redukcji naszego śladu węglowego. 

Ten trend jest odpowiedzią na rosnące obawy środowiskowe i popyt na zrównoważone rozwiązania technologiczne. Producenci odpowiadają na wyzwania środowiskowe, priorytetowo traktując zrównoważony rozwój w rozwoju MCU i zaspokajając rosnące zapotrzebowanie konsumentów na produkty przyjazne dla środowiska.

Renesas oferuje rodzinę MCU RL78, które charakteryzują się niskim zużyciem energii i efektywną pracą, co jest zgodne z branżowym dążeniem do zrównoważonego rozwoju.

10. Rozwój mikrokontrolerów dedykowanych do konkretnych aplikacji

Trend rozwoju mikrokontrolerów dedykowanych do konkretnych aplikacji (ASMCUs) będzie wyraźnie widoczny w 2024 roku. Te specjalizowane mikrokontrolery są projektowane tak, aby spełniać unikalne wymagania określonych aplikacji, takich jak technologia noszona, inteligentne urządzenia domowe czy automatyzacja przemysłowa. Dostosowując mikrokontrolery do konkretnych przypadków użycia, producenci mogą optymalizować wydajność, zużycie energii i koszty.

Mikrokontroler Wearable Health™ od Maxim Integrated (obecnie część Analog Devices) jest specjalnie dostosowany do potrzeb urządzeń do noszenia monitorujących zdrowie i kondycję fizyczną, co jest przykładem trendu rozwoju mikrokontrolerów dedykowanych do konkretnych aplikacji.

Co nas czeka na horyzoncie

Patrząc w przyszłość, trendy w technologii mikrokontrolerów zwiastują krajobraz innowacji, efektywności i personalizacji. Postępy, które obserwujemy w 2024 roku, odzwierciedlają branżę dostosowującą się do ewoluujących wymagań ery cyfrowej i kształtującą przyszłość technologii.

Od zaawansowanej integracji i efektywności energetycznej, po skupienie na zrównoważonym rozwoju i projektach dedykowanych do konkretnych aplikacji, te trendy przygotowują grunt pod transformacyjne zmiany w wielu branżach. Projektanci elektroniki i inżynierowie muszą rozumieć i wykorzystywać te trendy, ponieważ jest to kluczowe dla rozwoju kolejnej generacji produktów elektronicznych.