Mikrokontrolery i IoT

Problemy z kupnem układów dla większości firm okazały się dużym kłopotem: organizacyjnym, technicznym i finansowym. Zmusiły do zmiany wypracowanych mechanizmów działania, źródeł zaopatrzenia, a niejeden projekt musiał zostać przeprojektowany pod to, co akurat udało się kupić. Problemy z zaopatrzeniem doprowadziły ponadto do sytuacji, że producenci elektroniki zmuszeni byli akceptować każde warunki dostaw i ceny, zaczęli się interesować odpowiednikami funkcjonalnymi (klonami) poszukiwanych chipów, co wcześniej było prawie nie do pomyślenia. Problemy z zaopatrzeniem zwiększyły także świadomość klientów, którzy odchodzą dzisiaj od zamkniętych systemów i architektur własnościowych i stawiają coraz częściej na systemy elastyczne, otwarte, możliwe do rozbudowania o urządzenia pochodzące od różnych producentów. Wypracowywana w ostatnich latach koncepcja utrzymywania małych zapasów magazynowych i kupowania potrzebnych ilości na bieżąco z dnia na dzień też odeszła w przeszłość i nie wiadomo, czy kiedyś wróci.

Wiele z opisanych wyżej problemów rynkowych zalicza się już do przeszłości, mimo że czasy dostaw jeszcze nie wróciły całkowicie do normy. Niestety, wojna ciągle wpływa na dostępność, czasy dostaw i ceny. Zresztą nie wiadomo, czy kiedykolwiek łańcuchy wrócą do tego, co było. Nie wiadomo też, czy to, co było dwa lata temu normą, dalej obowiązuje jako wyznacznik stabilności. Dostępność z pewnością się poprawia, bo linie produkcyjne cały czas pracują, a jednocześnie popyt rynku zmalał, dzięki czemu luki w magazynach łatwiej zapełnić. Producenci nagromadzili też zapasy, bojąc się niepewności i na razie ograniczają zakupy w oczekiwaniu na ożywienie rynku.

Niestety mikrokontrolery znacząco podrożały, tak mniej więcej dwukrotnie i realizacja projektów wrażliwych na cenę jest znacznie trudniejsza. Przykładem mogą być rozproszone sieci sensoryczne w IoT, składające się z wielu węzłów, z których każdy zawiera mikrokontroler. Przed nami zapewne są kolejne podwyżki wywołane infl acją oraz wzrostem cen u producentów półprzewodników. Największe na świecie fabryki chipów, w tym TSMC, Samsung i Intel, rozważają podwyżki cen z powodu infl acji oraz rosnących kosztów. W efekcie wzrostu cen materiałów kosztów pracy i mediów konieczne staje się ciągłe przeliczanie opłacalności wielu inwestycji i realizowanych projektów.

Najpopularniejsze architektury mikrokontrolerów na rynku polskim dawniej i dziś

 

W zestawieniu najpopularniejszych architektur mikrokontrolerów na rynku polskim od lat na czołowej pozycji są procesory z rodziny ARM Cortex. To jest oczywiście naturalne i absolutnie niezaskakujące. Pandemia, niedobory rynkowe nic też nie zmieniły w pozycji tych układów ani oszacowanego w ankietach udziału rynkowego, bo są one dostępne z wielu źródeł (produkuje je wiele firm). Podobnie jest z pozycją mocniejszych jednostek ARM (to już raczej są mikroprocesory) oraz cały czas popularnych w Polsce jednostek AVR (Microchip/Atmel). Natomiast spore przetasowanie nastąpiło na pozycjach zajmowanych przez układy PIC (mikrokontrolery firmy Microchip) oraz STM. Tu obie pozycje zamieniły się miejscami (wykres niebieski po prawej stronie pochodzi z 2019 roku).

Na dodatek sytuacja w ostatnich miesiącach w gospodarce nie jest najlepsza. Dużym problemem na rynku jest wstrzymanie finansowania z funduszy unijnych (środki z KPO), przez co wiele projektów rozwojowych, infrastrukturalnych jest zawieszonych. Gospodarka krajowa, a także europejska, przechodzi okres spowolnienia i ma to wpływ na rynek i sprzedaż. Mniej mówi się o cyfryzacji przemysłu i usług, mimo że trend ten cały czas jest postrzegany jako ważny i przyszłościowy, więcej o technologiach AI/ML, edge computing, które nie tylko są domeną mikroprocesorów, ale też "słabszych" jednostek. W największym stopniu dotyczy to oczywiście uczenia maszynowego, z uwagi na ograniczoną moc przetwarzania danych w MCU.

Poza nie najlepszym otoczeniem gospodarczym firmy sygnalizują, że czas funkcjonowania układów na rynku się skrócił (tzw. okres longevity). Gorzej sprzedające się układy, te mniej popularne, są wycofywane z ofert i na ich miejsce wprowadzane są inne. Powodem jest chęć optymalizacji mocy wytwórczych i sprostanie potrzebom zakupowym jak największej części klientów. To słuszne cele, niemniej sprawiają one problemy w przypadku elektroniki profesjonalnej, która jest długo produkowana i serwisowana.

Jak można ocenić warunki biznesowe panujące na rynku w 2023 roku?

 

Ocena warunków biznesowych panujących na rynku elektroniki w pierwszych trzech kwartałach 2023 roku jest wyraźnie słabsza niż w analogicznych zestawieniach, jakie przygotowywaliśmy rok wcześniej. Jednocześnie nie można powiedzieć, że jest zła lub nawet niepokojąca. Odpowiada ona temu, co dzieje się w gospodarce i na rynku elektroniki, a więc wskazuje na postępujące spowolnienie. Wojna, brak środków na projekty rozwojowe związane z KPO, nie najlepsza sytuacja w Niemczech, mają widoczny wpływ na rynek. Kolejnym problemem są zapasy komponentów nagromadzone w czasie niedoborów, które nadal jeszcze nie zostały zużyte.

To samo dotyczy obudów układów scalonych, których różnorodność jest dzisiaj znacznie mniejsza niż dawniej. Zmiana obudowy nie jest wprawdzie tak trudna jak przesiadka na inny procesor, ale też wymaga poświęcenia czasu na zmiany mozaiki PCB. Nowe obudowy to często są wersje bezwyprowadzeniowe o małych rastrach. Ich montaż i serwis mogą wymagać lepszego sprzętu w sensie zaawansowania technologicznego.

Do negatywnych zjawisk można też zaliczyć rozbieżność oczekiwań programistów i architektów infrastruktury a możliwościami technicznymi urządzeń, takimi jak moc obliczeniowa, wielkość pamięci, duży pobór mocy, brak kompatybilności urządzeń w systemie. Można też zwrócić uwagę na jeszcze jeden aspekt – cyberbezpieczeństwo, które niedostatecznie poważnie traktowane może prowadzić do wycieku danych, produkcyjnych czy klientów. O tym się mówi coraz częściej, niemniej praktyka bywa niestety bardzo beztroska.

Jakie znaczenie dla biznesu firmy mają mikrokontrolery i narzędzia do nich?

 

Mikrokontrolery są układami o wszechstronnych możliwościach i zakresie aplikacyjnym, stąd sprzedaje je wiele firm dystrybucyjnych, ale liczba tych, dla których są to produkty istotne z punktu widzenia biznesowego lub takie, dla których są one kluczową pozycją w ofercie, jest już znacznie mniejsza. Wynika to głównie z tego, że specjalizacja wymaga, z dokładnością do wyjątku, bycia autoryzowanym dystrybutorem. To przywilej, za którym kryje się wiele wymagań, odpowiedzialność za sprzedaż, duży potencjał techniczny firmy oraz posiadanie kadry świadczącej wsparcie techniczne i podobne. Stąd zaangażowanych bardzo w tej tematyce firm, a więc innymi słowy wyspecjalizowanych, nie ma wcale tak wiele.

Mikrokontrolery mogą być postrzegane jako prawdopodobnie najpopularniejszy typ układów scalonych i funkcjonalnych na rynku elektroniki, najbardziej uniwersalny i wykorzystywany praktycznie w każdej aplikacji. Z tego powodu rozwój technologiczny w tym obszarze jest dynamiczny, a kolejne jednostki wchodzące na rynek charakteryzują się większą wydajnością, mniejszym poborem mocy, większą liczbą zaawansowanych układów peryferyjnych. Rozwój rynku wspierają też liczne narzędzia programistyczne, zintegrowane środowiska programistyczne i biblioteki pozwalające niewielkim wysiłkiem zyskać cenną funkcjonalność, taką jak na przykład uczenie maszynowe. Wiele innych typów układów scalonych projektuje się pod kątem współpracy z mikrokontrolerami, stąd to co dzieje się w omawianym obszarze, wpływa istotnie na biznes.