6 Xu Hướng Hàng Đầu trong Công Nghệ Vi Điều Khiển

Công nghệ vi điều khiển (MCU) đã phát triển rất xa kể từ khi ra đời vào những năm 1970. Trong những năm gần đây, một số xu hướng trên thị trường vi điều khiển đã ảnh hưởng đến thiết kế và chức năng của các thiết bị này. Ngày nay, vi điều khiển – cơ bản là máy tính được gói gọn trong một mạch tích hợp có thể được lập trình để thực hiện các nhiệm vụ cụ thể – là trái tim của một loạt các thiết bị điện tử, từ đồ gia dụng và ô tô đến hệ thống kiểm soát công nghiệp và thiết bị y tế.

MCUs so với FPGAs và ASICs

Để hiểu về các khả năng khác nhau và những ứng dụng phổ biến nhất của MCUs so với ASICs và FPGAs, hãy xem hướng dẫn của chúng tôi, FPGA so với MCU: Bạn Nên Sử Dụng Bộ Xử Lý Nào?

Quy mô thị trường vi điều khiển toàn cầu được định giá 18,5 tỷ USD vào năm 2021 và dự kiến sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng hàng năm hợp nhất (CAGR) là 9,8% từ năm 2022 đến 2030, theo Grand View Research. Toàn cầu, hơn 29 tỷ đơn vị vi điều khiển đã được vận chuyển trong năm 2021. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về một số xu hướng hàng đầu trong công nghệ vi điều khiển đang hình thành cách những thiết bị này được thiết kế và sử dụng.

1. Vi điều khiển tiêu thụ điện năng thấp cho IoT, nhà thông minh và thiết bị đeo

Một xu hướng đã nhận được nhiều sự chú ý là việc sử dụng ngày càng tăng các vi điều khiển tiêu thụ điện năng thấp cho ứng dụng IoT, nhà thông minh, tòa nhà thông minh và thiết bị đeo. Các vi điều khiển này được thiết kế để tiêu thụ rất ít năng lượng, làm cho chúng lý tưởng cho việc sử dụng trong các thiết bị di động và các thiết bị khác cần hoạt động trong thời gian dài mà không cần nguồn điện.

Vi điều khiển là một thành phần thiết yếu của thiết bị IoT và nhà thông minh, cung cấp sức mạnh xử lý và khả năng kết nối cần thiết để thu thập, phân tích và truyền dữ liệu. Một phát triển liên quan đến MCUs cho ứng dụng IoT và nhà thông minh là việc sử dụng ngày càng tăng các lựa chọn kết nối không dây, bao gồm Bluetooth, Wi-Fi và Zigbee. Các công nghệ không dây này làm cho việc tích hợp MCUs vào sản phẩm trở nên dễ dàng hơn.

Để biết thông tin chi tiết về các MCU có khả năng kết nối Bluetooth 5, xem hướng dẫn của chúng tôi Hướng dẫn Chọn Microcontroller Bluetooth 5. Nếu bạn đang thiết kế một sản phẩm sử dụng Ethernet để kết nối, có thể do muốn tận dụng Power over Ethernet (PoE) để cung cấp năng lượng cho ứng dụng của mình, xem Làm Việc Với MCU Ethernet Có Hỗ Trợ PHY cho IPv4/IPv6 IoT.

2. MCU ô tô với khả năng xử lý nâng cao

Khi công nghệ tiếp tục phát triển, microcontroller được sử dụng trong nhiều ứng dụng rộng lớn hơn đòi hỏi khả năng xử lý phức tạp hơn. Điều này đã dẫn đến sự phát triển của microcontroller với bộ xử lý mạnh mẽ hơn và nhiều bộ nhớ hơn. Một ví dụ về xu hướng này là việc sử dụng microcontroller trong các ứng dụng ô tô ngày càng tăng. 

Xe hơi hiện đại ngày càng phức tạp với các tính năng như hệ thống hỗ trợ lái xe nâng cao (ADAS), hệ thống giải trí kích hoạt bằng giọng nói, và khả năng lái xe tự động. Xu hướng này đang tạo ra cơ hội kinh doanh lớn. Những tính năng này đều đòi hỏi một lượng lớn sức mạnh xử lý, được cung cấp bởi MCU với khả năng xử lý nâng cao được thiết kế và chứng nhận cho các ứng dụng ô tô đòi hỏi.

3. MCU công nghiệp bền bỉ và cực kỳ mạnh mẽ

Xu hướng thứ ba trên thị trường microcontroller là việc sử dụng microcontroller trong lĩnh vực công nghiệp ngày càng tăng. MCU công nghiệp được sử dụng để điều khiển nhiều loại thiết bị, bao gồm máy công cụ, hệ thống sản xuất, robot thông minh và nhiều hơn nữa. Các MCU công nghiệp thường được thiết kế để cực kỳ bền bỉ và mạnh mẽ, giúp chúng có khả năng chịu đựng môi trường công nghiệp khắc nghiệt.

Một ví dụ về xu hướng này là việc sử dụng microcontroller trong “Công nghiệp 4.0,” đề cập đến việc tích hợp các công nghệ tiên tiến như trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (ML) và công nghệ IoT vào hệ thống sản xuất tự động, tiên tiến. Công nghiệp 4.0 dự kiến sẽ cách mạng hóa sản xuất, và microcontroller sẽ đóng một vai trò quan trọng trong việc kích hoạt những tiến bộ này.

Để xem một số MCU phù hợp cho robot nhỏ – và những thông số kỹ thuật bạn nên tìm kiếm khi chọn một – xem hướng dẫn của chúng tôi về MCU tốt nhất để sử dụng cho ứng dụng robot.

4. MCU nhỏ gọn, tiêu thụ ít năng lượng cho hệ thống nhúng

Xu hướng thứ tư trong thị trường vi điều khiển là việc sử dụng ngày càng nhiều vi điều khiển trong các hệ thống nhúng. Những vi điều khiển này cần phải sử dụng rất ít năng lượng mà không làm giảm hiệu suất. Các nhà sản xuất sẽ sử dụng nhiều phương pháp để giảm tiêu thụ năng lượng của MCU, bao gồm giảm tần số đồng hồ, điều chỉnh động, cổng đồng hồ, kiểm soát riêng lẻ các thiết bị ngoại vi và hơn thế nữa.

Việc tiêu thụ ít năng lượng cũng giúp làm cho thiết bị nhỏ gọn hơn bằng cách giảm nhu cầu về nguồn cung cấp năng lượng. Một thiết bị tiêu thụ ít năng lượng có thể hoạt động trong thời gian dài chỉ với một pin nhỏ. Xu hướng này đã khuyến khích nhiều nhà sản xuất MCU sản xuất các MCU tiết kiệm năng lượng, hiệu quả về năng lượng cho các hệ thống nhúng dễ lập trình và vẫn cung cấp hiệu suất cao.

Để tìm hiểu về lợi ích của việc sử dụng MCU tích hợp bộ so sánh tương tự cho một số ứng dụng, cùng với tổng quan về một số MCU phổ biến có bộ so sánh tương tự, hãy xem hướng dẫn của chúng tôi, Bạn Có Cần Bộ So Sánh Tương Tự Trong MCU Của Mình?

5. MCU cho nhiều ứng dụng y tế khác nhau

Việc sử dụng vi điều khiển trong y tế là xu hướng thứ năm có ảnh hưởng trong thị trường vi điều khiển. Các ứng dụng y tế ngày càng sử dụng MCU bao gồm một loạt các thiết bị y tế, hệ thống theo dõi bệnh nhân, thiết bị chẩn đoán và hơn thế nữa. Việc sử dụng vi điều khiển trong y tế dự kiến sẽ tăng đáng kể trong những năm tới khi nhu cầu về công nghệ y tế tiên tiến tăng lên.

Với sự giảm kích thước và cải thiện về sức mạnh xử lý, các thiết bị y tế mới giờ đây có khả năng thu thập dữ liệu bệnh nhân và đưa ra quyết định có thể cải thiện điều trị, thuốc men và kết quả. Một số hệ thống này đang thay thế nhu cầu phải có bác sĩ đến thăm bệnh nhân để kiểm tra triệu chứng của họ. Đây là một bước tiến lớn trong lĩnh vực y tế, cải thiện chất lượng dịch vụ y tế được cung cấp, đồng thời giảm chi phí điều trị.

6. An ninh: Một mối quan tâm ngày càng quan trọng

Cuối cùng nhưng không kém phần quan trọng, là sự tập trung ngày càng tăng vào an ninh của vi điều khiển. Khi IoT, nhà thông minh và các thiết bị kết nối khác ngày càng phổ biến, nguy cơ về các cuộc tấn công mạng và vi phạm dữ liệu tiếp tục tăng lên. Vi điều khiển có khả năng bị hack và các mối đe dọa an ninh khác, có thể dẫn đến hậu quả nghiêm trọng. Để giải quyết mối quan tâm này, các nhà sản xuất vi điều khiển đã phát triển các vi điều khiển an toàn hơn, kháng lại việc hack và các hình thức tấn công mạng khác.

Một xu hướng liên quan đến an ninh vi điều khiển là việc sử dụng mã hóa và các giao thức truyền thông an toàn, như SSL và TLS. Công nghệ này giúp bảo vệ chống lại vi phạm dữ liệu và đảm bảo thông tin cá nhân và nhạy cảm được bảo mật. Xu hướng khác là việc sử dụng các biện pháp an ninh dựa trên phần cứng, như khởi động an toàn và xác thực dựa trên phần cứng, giúp ngăn chặn truy cập trái phép vào thiết bị.

Tìm hiểu thêm về bảo mật phần cứng và nền tảng đáng tin cậy bằng cách đọc bài viết này từ đối tác của chúng tôi, Arrow Electronics, Cuộc Cách Mạng Không Gian Thông Minh Tiếp Theo Cần Tự Bảo Vệ Ngay Từ Cơ Sở.

Cập nhật xu hướng mới nhất và tạo ra những thiết kế tốt hơn

Công nghệ vi điều khiển đang không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu của một loạt ứng dụng ngày càng rộng lớn. Các xu hướng được đề cập trong bài viết này sẽ tiếp tục ảnh hưởng đến thiết kế và chức năng của vi điều khiển trong những năm tới. Khi công nghệ tiếp tục phát triển, chúng ta sẽ thấy thêm những tiến bộ trong lĩnh vực vi điều khiển, và điều quan trọng là các kỹ sư cần phải cập nhật với các xu hướng vi điều khiển mới nhất để họ có thể đưa ra quyết định thông minh, có thông tin về việc sử dụng thiết bị nào trong thiết kế của mình.