10 Xu Hướng Hàng Đầu về Vi Điều Khiển cho năm 2024

Được thúc đẩy bởi nhu cầu không ngừng tăng cao đối với các thiết bị điện tử thông minh, hiệu quả và đa năng hơn, bối cảnh vi điều khiển (MCU) đang phát triển nhanh chóng. Vi điều khiển - bộ não nhỏ gọn nhưng mạnh mẽ đứng sau hàng loạt thiết bị từ đồ gia dụng đến thiết bị công nghiệp - đang ở tuyến đầu của sự tiến bộ công nghệ và trải qua những thay đổi đáng chú ý.

Bài viết này sẽ đi sâu vào mười xu hướng vi điều khiển hàng đầu cho năm 2024, khám phá cách những phát triển này nâng cao khả năng và chức năng của các thiết bị điện tử và mở đường cho các đổi mới trong tương lai.

1. Khả năng Tích hợp Nâng cao

Một xu hướng nổi bật trong vi điều khiển cho năm 2024 là sự chuyển dịch về khả năng tích hợp nâng cao. Các nhà sản xuất đang ngày càng tích hợp thêm các chức năng bổ sung - như truyền thông không dây và các tính năng bảo mật nâng cao - trực tiếp vào các đơn vị vi điều khiển. Sự tích hợp này làm đơn giản hóa độ phức tạp của thiết kế và giảm kích thước tổng thể và mức tiêu thụ năng lượng của thiết bị.

Khả năng tích hợp nâng cao đặc biệt quan trọng trong phát triển các thiết bị IoT, nơi mà không gian và hiệu quả năng lượng là rất quan trọng. Những tiến bộ như vậy đang tạo điều kiện cho một thế hệ mới của các thiết bị nhỏ gọn, kết nối và an toàn, mở đường cho các ứng dụng phức tạp hơn trong cả lĩnh vực tiêu dùng và công nghiệp.

Vi điều khiển SimpleLink™ của Texas Instruments là một ví dụ tuyệt vời. Những MCU này cung cấp kết nối không dây tích hợp và bảo mật nâng cao, thể hiện xu hướng hướng tới các giải pháp vi điều khiển tích hợp nhiều hơn.

2. Hiệu quả Năng lượng Cải thiện

Hiệu quả năng lượng vẫn là một trọng tâm quan trọng trong phát triển vi điều khiển. Trong năm 2024, chúng ta đang chứng kiến một làn sóng mới của MCU siêu tiết kiệm năng lượng được thiết kế để kéo dài thời lượng pin của các thiết bị di động và đeo được. Những MCU này được kỹ thuật để hoạt động ở mức năng lượng tối thiểu trong khi vẫn duy trì hiệu suất tối ưu, một yêu cầu thiết yếu cho các ứng dụng như cảm biến từ xa và thiết bị theo dõi sức khỏe.

Dòng MCU STM32L của STMicroelectronics nổi bật với mức tiêu thụ năng lượng siêu thấp, làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng tiết kiệm năng lượng trong các thiết bị di động và đeo được.

3. Các Tính năng Bảo mật Nâng cao

Khi thế giới ngày càng kết nối chặt chẽ hơn, tầm quan trọng của bảo mật trong vi điều khiển không thể được nhấn mạnh quá mức. Vào năm 2024, chúng ta thấy MCUs với các tính năng bảo mật tiên tiến trở thành tiêu chuẩn. Những tính năng này bao gồm mã hóa dựa trên phần cứng, quy trình khởi động an toàn và khả năng phát hiện mối đe dọa tích hợp.

Xu hướng này rất quan trọng trong việc giải quyết những lo ngại ngày càng tăng về quyền riêng tư dữ liệu và các mối đe dọa an ninh mạng, đặc biệt là trong các ứng dụng liên quan đến dữ liệu nhạy cảm như giao dịch tài chính hoặc thông tin sức khỏe cá nhân.

Gia đình vi điều khiển SAM L10 và SAM L11 của Microchip được thiết kế với trọng tâm là bảo mật tiên tiến. Chúng có các tính năng mã hóa dựa trên phần cứng và khả năng khởi động an toàn, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về giải pháp vi điều khiển an toàn.

4. Sức Mạnh Xử Lý Lớn Hơn 

Vi điều khiển đang chứng kiến sự tăng đáng kể về sức mạnh xử lý. Nhu cầu về MCUs nhanh hơn, mạnh mẽ hơn được thúc đẩy bởi nhu cầu xử lý các thuật toán phức tạp và bộ dữ liệu lớn, đặc biệt là trong các ứng dụng như trí tuệ nhân tạo (AI) và học máy (ML).

Vào năm 2024, chúng ta sẽ thấy vi điều khiển được trang bị tốc độ xung nhịp cao hơn, nhiều lõi hơn và dung lượng bộ nhớ tăng lên. Xu hướng này cho phép khả năng xử lý phức tạp hơn tại điểm cuối, giảm nhu cầu về tính toán dựa trên đám mây và tạo điều kiện cho việc ra quyết định nhanh chóng, thời gian thực trong các ứng dụng như xe tự lái và sản xuất thông minh.

MCUs i.MX RT Crossover của NXP có tính năng lõi Arm® Cortex®-M hiệu suất cao và chức năng Zephyr RTOS trong một vi điều khiển được tối ưu hóa cho các giao thức Ethernet thời gian thực trong các ứng dụng IoT công nghiệp và ô tô.

5. Mini hóa

Xu hướng mini hóa trong vi điều khiển tiếp tục không ngừng, với các nhà sản xuất sản xuất ra MCUs càng ngày càng nhỏ mà không làm giảm chức năng. Sự mini hóa này rất quan trọng trong các ứng dụng nơi không gian có giá trị cao, như cấy ghép y tế hoặc công nghệ đeo được. MCUs nhỏ hơn cho phép thiết kế gọn gàng hơn và góp phần vào vẻ đẹp thẩm mỹ của sản phẩm tiêu dùng.

Dòng Microchip Technology PIC10F thể hiện xu hướng mini hóa trong vi điều khiển. Đây là các MCUs nhỏ nhưng mạnh mẽ được thiết kế cho các ứng dụng nhạy cảm về chi phí và hạn chế về không gian.

6. Tăng Cường Các Tùy Chọn Kết Nối

Kết nối là xu hướng quan trọng trong ngành công nghiệp vi điều khiển, với số lượng ngày càng tăng các MCU tích hợp nhiều tùy chọn kết nối. Bao gồm hỗ trợ cho các giao thức truyền thống như Ethernet và các tiêu chuẩn mới hơn như 5G, NB-IoT và LoRaWAN. 

Khả năng hỗ trợ một loạt các tùy chọn kết nối là rất quan trọng trong việc phát triển các thiết bị IoT. Xu hướng này giúp các thiết bị tương tác hiệu quả hơn trong hệ sinh thái IoT, tăng cường trao đổi dữ liệu, khả năng giám sát và điều khiển từ xa, điều này rất quan trọng cho các ứng dụng từ nhà thông minh đến tự động hóa công nghiệp.

Dòng ESP32 từ Espressif nổi bật với phạm vi rộng lớn các tùy chọn kết nối, làm cho nó trở thành lựa chọn linh hoạt cho các ứng dụng kết nối.

7. Sự Chấp Nhận Kiến Trúc RISC-V 

Sự chấp nhận kiến trúc RISC-V trong vi điều khiển đang có đà tăng trưởng. Kiến trúc bộ lệnh chuẩn mở này (ISA) cung cấp sự linh hoạt và khả năng tùy chỉnh mà các ISA độc quyền không thể so sánh được. RISC-V cho phép các nhà sản xuất và nhà thiết kế phát triển các giải pháp vi điều khiển tùy chỉnh phù hợp với các ứng dụng cụ thể mà không gặp phải các ràng buộc về bản quyền và tiền bản quyền liên quan đến các ISA truyền thống. Xu hướng này đang thúc đẩy sự đổi mới và cạnh tranh trong thị trường vi điều khiển, dẫn đến các dòng MCU đa dạng và chuyên biệt hơn. 

SiFive cung cấp một loạt các vi điều khiển dựa trên RISC-V, đang ngày càng phổ biến do khả năng tùy chỉnh linh hoạt và kiến trúc mã nguồn mở. Các lõi của SiFive nhỏ gọn và cung cấp hiệu suất năng lượng cao, cho phép nhiều lõi trên một chip cho tính toán hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

8. Sự Mở Rộng trong Ứng Dụng Ô tô

Ngành công nghiệp ô tô tiếp tục là động lực quan trọng thúc đẩy sự đổi mới trong vi điều khiển. Trong năm 2024, chúng ta đang chứng kiến sự mở rộng của các ứng dụng MCU trong xe hơi, từ các đơn vị kiểm soát động cơ đến các hệ thống hỗ trợ lái xe tiên tiến. Xu hướng hướng tới xe điện và xe tự lái đặc biệt có ảnh hưởng, đòi hỏi các MCU có độ tin cậy cao và khả năng xử lý thời gian thực. 

Dòng vi điều khiển AURIX™ của Infineon được thiết kế đặc biệt cho việc sử dụng trong ô tô. Nó cung cấp hiệu suất cao, các tính năng an toàn và khả năng thời gian thực phù hợp cho ADAS và điều khiển EV.

9. Sự Tập Trung vào Bền Vững

Bền vững đã trở thành một yếu tố quan trọng cần xem xét trong ngành công nghiệp vi điều khiển. Các nhà sản xuất đang phản hồi bằng cách phát triển MCU sử dụng quy trình và vật liệu thân thiện với môi trường. Ngoài ra, có một sự nhấn mạnh vào việc tạo ra các MCU cho phép các tính năng tiết kiệm năng lượng trong sản phẩm cuối, góp phần giảm dấu chân carbon của chúng ta. 

Xu hướng này là phản ứng đối với những mối quan tâm ngày càng tăng về môi trường và sự thúc đẩy cho các giải pháp công nghệ bền vững. Các nhà sản xuất đang giải quyết thách thức môi trường bằng cách ưu tiên tính bền vững trong phát triển MCU và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của người tiêu dùng đối với các sản phẩm thân thiện với môi trường.

Renesas cung cấp Dòng MCU RL78, có đặc điểm là tiêu thụ điện năng thấp và hoạt động hiệu quả, phù hợp với xu hướng hướng tới tính bền vững của ngành.

10. Phát triển MCU Đặc biệt cho Ứng dụng Cụ thể

Xu hướng phát triển microcontroller đặc biệt cho ứng dụng cụ thể (ASMCUs) sẽ nổi bật vào năm 2024. Những MCU chuyên biệt này được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu độc đáo của các ứng dụng cụ thể, như công nghệ đeo được, thiết bị nhà thông minh, hoặc tự động hóa công nghiệp. Bằng cách tùy chỉnh MCU cho các trường hợp sử dụng cụ thể, các nhà sản xuất có thể tối ưu hóa hiệu suất, tiêu thụ điện năng và chi phí.

MCU Wearable Health™ từ Maxim Integrated (nay là một phần của Analog Devices) được tùy chỉnh cụ thể cho các thiết bị đeo sức khỏe và thể dục, minh họa cho xu hướng phát triển MCU đặc biệt cho ứng dụng.

Điều gì đang ở Phía Trước

Khi chúng ta nhìn về phía trước, các xu hướng trong công nghệ microcontroller làm nổi bật một bức tranh về sự đổi mới, hiệu quả và tùy chỉnh. Những tiến bộ mà chúng ta thấy vào năm 2024 phản ánh một ngành công nghiệp đang thích nghi với những yêu cầu thay đổi của kỷ nguyên số và hình thành tương lai của công nghệ.

Từ việc tích hợp nâng cao và hiệu quả năng lượng đến sự tập trung vào tính bền vững và thiết kế đặc biệt cho ứng dụng, những xu hướng này đang đặt ra sân khấu cho những thay đổi biến đổi qua nhiều ngành công nghiệp. Các nhà thiết kế điện tử và kỹ sư phải hiểu và tận dụng những xu hướng này, vì làm như vậy là rất quan trọng để phát triển thế hệ tiếp theo của các sản phẩm điện tử.