10 главных тенденций в микроконтроллерах на 2024 год

Поддерживаемый неутолимым спросом на более умные, эффективные и универсальные электронные устройства, ландшафт микроконтроллеров (MCU) развивается стремительно. Микроконтроллеры – компактные, но мощные "мозги" за множеством гаджетов от бытовой техники до промышленного оборудования – находятся на переднем крае технологического прогресса и претерпевают заметные изменения.

В этой статье мы рассмотрим десять основных тенденций микроконтроллеров на 2024 год, изучим, как эти разработки улучшают возможности и функциональность различной электроники и прокладывают путь к будущим инновациям.

1. Улучшенные возможности интеграции

Одна из выдающихся тенденций в микроконтроллерах на 2024 год – это стремление к улучшенным возможностям интеграции. Производители всё чаще встраивают дополнительные функции – такие как беспроводная связь и продвинутые функции безопасности – непосредственно в микроконтроллеры. Эта интеграция упрощает сложность дизайна и снижает общий размер и потребление энергии устройств.

Улучшенная интеграция особенно важна при разработке устройств IoT, где критически важны компактность и энергоэффективность. Такие достижения позволяют создавать новое поколение компактных, подключенных и безопасных устройств, прокладывая путь к более сложным приложениям как в потребительском, так и в промышленном секторах.

Микроконтроллеры SimpleLink™ от Texas Instruments являются отличным примером. Эти MCU предлагают интегрированную беспроводную связь и продвинутые функции безопасности, демонстрируя тенденцию к более интегрированным решениям для микроконтроллеров.

2. Улучшенная энергоэффективность

Энергоэффективность остается критически важным аспектом в разработке микроконтроллеров. В 2024 году мы видим новую волну ультранизкопотребляющих MCU, разработанных для увеличения времени работы от батареи портативных и носимых устройств. Эти MCU разработаны для работы на минимальных уровнях энергопотребления при сохранении оптимальной производительности, что является существенным требованием для приложений, таких как дистанционные датчики и устройства мониторинга здоровья.

Серия MCU STM32L от STMicroelectronics выделяется своим ультранизким энергопотреблением, делая их идеальными для энергоэффективных приложений в портативных и носимых устройствах.

3. Продвинутые функции безопасности

По мере того как мир становится всё более подключенным, значение безопасности в микроконтроллерах невозможно переоценить. В 2024 году мы видим MCU с продвинутыми функциями безопасности, становящимися стандартом. К таким функциям относятся аппаратное шифрование, безопасная загрузка и интегрированные возможности обнаружения угроз.

Эта тенденция критически важна для решения растущих проблем, связанных с конфиденциальностью данных и угрозами кибербезопасности, особенно в приложениях, связанных с обработкой чувствительных данных, таких как финансовые операции или личная медицинская информация.

Семейства микроконтроллеров SAM L10 и SAM L11 от Microchip были разработаны с акцентом на продвинутую безопасность. Они оснащены аппаратным шифрованием и возможностями безопасной загрузки, что отвечает растущим требованиям к безопасным решениям для микроконтроллеров.

4. Увеличение вычислительной мощности 

Микроконтроллеры наблюдают значительный рост вычислительной мощности. Спрос на более быстрые и мощные микроконтроллеры обусловлен необходимостью обработки сложных алгоритмов и больших объемов данных, особенно в приложениях, связанных с искусственным интеллектом (ИИ) и машинным обучением (МО).

В 2024 году мы увидим микроконтроллеры с более высокими тактовыми частотами, большим количеством ядер и увеличенной емкостью памяти. Эта тенденция позволяет реализовать более сложные возможности обработки на периферии, сокращает необходимость в вычислениях на основе облака и способствует более быстрому принятию решений в реальном времени в таких приложениях, как автономные транспортные средства и умное производство.

Микроконтроллеры NXP i.MX RT Crossover оснащены высокопроизводительным ядром Arm® Cortex®-M и функциональностью Zephyr RTOS, оптимизированными для реального времени Ethernet-протоколов в промышленных IoT и автомобильных приложениях.

5. Миниатюризация

Тенденция к миниатюризации в микроконтроллерах продолжается неуклонно, производители выпускают все более маленькие МК без ущерба для функциональности. Эта миниатюризация критически важна в приложениях, где пространство ограничено, например, в медицинских имплантатах или носимых технологиях. Меньшие микроконтроллеры позволяют создавать более компактные конструкции и способствуют эстетической привлекательности потребительских товаров.

Серия Microchip Technology PIC10F демонстрирует тенденцию к миниатюризации в микроконтроллерах. Это маленькие, но мощные МК, предназначенные для экономичных и ограниченных по пространству приложений.

6. Увеличение вариантов подключения

Подключаемость является ключевой тенденцией в индустрии микроконтроллеров, с увеличением числа МК, поддерживающих множество вариантов подключения. К ним относятся поддержка традиционных протоколов, таких как Ethernet, и новых стандартов, таких как 5G, NB-IoT и LoRaWAN.

Возможность поддержки широкого спектра вариантов подключения критически важна для разработки устройств IoT. Эта тенденция позволяет устройствам более эффективно взаимодействовать в экосистеме IoT, улучшая обмен данными, возможности удаленного мониторинга и управления, что критически важно для приложений, варьирующихся от умных домов до промышленной автоматизации.

Серия ESP32 от Espressif замечательна своим широким спектром вариантов подключения, что делает ее универсальным выбором для подключенных приложений.

7. Принятие архитектуры RISC-V 

Принятие архитектуры RISC-V в микроконтроллерах набирает обороты. Эта архитектура открытого стандарта набора инструкций (ISA) предлагает гибкость и возможности настройки, которые не могут предложить проприетарные ISA. RISC-V позволяет производителям и разработчикам создавать настраиваемые решения для микроконтроллеров, ориентированные на конкретные приложения, без ограничений по лицензированию и отчислениям, связанным с традиционными ISA. Эта тенденция способствует инновациям и конкуренции на рынке микроконтроллеров, приводя к более разнообразным и специализированным предложениям MCU. 

SiFive предлагает ряд микроконтроллеров на базе RISC-V, которые становятся популярными благодаря их гибкой настройке и открытой архитектуре. Ядра SiFive малы и обеспечивают высокую энергоэффективность, что позволяет размещать больше ядер на чипе для высокоэффективных и экономичных вычислений.

8. Расширение в автомобильных приложениях

Автомобильная промышленность продолжает быть значительным двигателем инноваций в области микроконтроллеров. В 2024 году мы видим расширение применения MCU в автомобилях, от блоков управления двигателем до систем помощи водителю. Тенденция к электромобилям и автономным транспортным средствам особенно влиятельна, требуя MCU с высокой надежностью и возможностями обработки в реальном времени. 

Семейство микроконтроллеров AURIX™ от Infineon специально разработано для использования в автомобилях. Оно предлагает высокую производительность, функции безопасности и возможности реального времени, подходящие для систем ADAS и управления ЭВ.

9. Фокус на устойчивость

Устойчивость стала важным аспектом для индустрии микроконтроллеров. Производители реагируют на это, разрабатывая MCU с использованием экологически чистых процессов и материалов. Кроме того, акцент делается на создании MCU, которые позволяют экономить энергию в конечных продуктах, способствуя сокращению нашего углеродного следа. 

Эта тенденция является ответом на растущие экологические проблемы и стремление к устойчивым технологическим решениям. Производители решают экологические задачи, отдавая приоритет устойчивости в разработке MCU и удовлетворяя растущий спрос потребителей на экологически чистые продукты.

Renesas предлагает семейство MCU RL78, которые характеризуются низким энергопотреблением и эффективной работой, соответствуя тенденции индустрии к устойчивости.

10. Разработка специализированных микроконтроллеров

Тенденция разработки специализированных микроконтроллеров (ASMCUs) будет заметна в 2024 году. Эти специализированные микроконтроллеры разрабатываются для удовлетворения уникальных требований конкретных приложений, таких как носимые устройства, умные домашние устройства или промышленная автоматизация. Создавая микроконтроллеры для конкретных случаев использования, производители могут оптимизировать производительность, потребление энергии и стоимость.

Микроконтроллер Wearable Health™ от Maxim Integrated (теперь часть Analog Devices) специально адаптирован для носимых устройств здоровья и фитнеса, что является примером тенденции разработки специализированных микроконтроллеров.

Что нас ждет в будущем

Оглядываясь вперед, тенденции в технологии микроконтроллеров подчеркивают ландшафт инноваций, эффективности и кастомизации. Достижения, которые мы видим в 2024 году, отражают индустрию, адаптирующуюся к эволюционирующим требованиям цифровой эры и формирующую будущее технологий.

От улучшенной интеграции и энергоэффективности до акцента на устойчивость и специализированные дизайны, эти тенденции задают тон для трансформационных изменений во множестве отраслей. Электронные дизайнеры и инженеры должны понимать и использовать эти тенденции, поскольку это критически важно для разработки следующего поколения электронных продуктов.