Bagaimana Perkembangan Mikrokotroler (MCU) Kedepan?
Masa Depan Mikrokontroller dan Teknologi MCU
Mikrokontroler sederhana, sekarang berusia lebih dari 50 tahun, mewakili sebagian besar industri komponen elektronik secara keseluruhan. MCU terus mendominasi perangkat yang disematkan, karena MCU fleksibel, dapat dikonfigurasi, dan mudah diprogram.
Dengan mikrokontroler yang digunakan dalam segala hal mulai dari printer laser hingga mesin cuci dan termostat pemanas hingga truk forklift, data pengiriman MCU memberikan indikasi tentang keadaan industri elektronik.
Selama bertahun-tahun, versi khusus aplikasi telah dikembangkan untuk memenuhi persyaratan kasus penggunaan seperti kontrol motor, konektivitas nirkabel, dan daya sangat rendah. Beberapa MCU menampilkan blok analog dan digital yang sangat dapat dikonfigurasi, meminjam konsep arsitektur yang lebih terkait dengan FPGA daripada MCU. Yang lainnya dipasarkan sebagai pengontrol tujuan umum, menggabungkan serangkaian blok fungsi tetap—dari konverter A/D dan D/A ke konektivitas serial, pengatur waktu/penghitung, GPIO, dan akselerator kriptografi—agar sesuai dengan berbagai aplikasi.
Pasar mikrokontroler menunjukkan pertumbuhan yang berkelanjutan
Menurut penelitian terbaru oleh P&S Intelligence, pasar mikrokontroler global menyumbang US$18,80 miliar pada tahun 2021 dan diperkirakan akan mencapai nilai US$43,61 miliar pada tahun 2030, dengan CAGR 9,8%. Ada banyak alasan untuk pertumbuhan yang diproyeksikan, mulai dari meningkatnya penggunaan pembelajaran mesin dalam sensor pintar hingga peningkatan dramatis dalam sistem otomasi industri.
Meskipun pasar mikrokontroler ditetapkan untuk pertumbuhan berkelanjutan, apakah fitur dan fungsi teknis MCU perlu berkembang untuk terus memenuhi kebutuhan pelanggan? Apakah MCU tujuan umum digantikan oleh versi khusus aplikasi?
Menurut Joe Thomsen, wakil presiden Unit Bisnis MCU 16-bit Microchip Technology, pelanggan menentukan kebutuhan. “Salah satu hal yang kami lakukan secara rutin adalah mengevaluasi apa yang dipasang pelanggan kami di papan mereka dan apa lagi yang diterapkan bersama mikrokontroler,” kata Thomsen. “Kemudian kami dapat menentukan bagaimana kami dapat menghubungkan item-item itu dengan lebih mudah, lebih efektif, atau [apakah] kami benar-benar dapat mengintegrasikan fitur-fitur tersebut ke dalam MCU itu sendiri.”
Inovasi teknis apa yang terjadi?
MCU saat ini biasanya merupakan perangkat yang sangat terintegrasi dengan banyak fungsi, dimaksudkan untuk menawarkan solusi chip tunggal untuk banyak desain. Seiring berkembangnya kebutuhan pelanggan dan kasus penggunaan aplikasi, bagaimana MCU dapat bertahan?
Salah satu fokusnya adalah kekuatan. “Mikrokontroler menyumbang sekitar 5% hingga 10% dari keseluruhan konsumsi daya di dalam kendaraan, jadi kami mencari kemungkinan lebih lanjut untuk menguranginya,” kata Ralf Koedel, wakil presiden mikrokontroler di divisi otomotif Infineon.
“Daya rendah adalah salah satu item utama yang perlu kami perhatikan untuk mendorong ruang MCU lebih jauh,” kata Tim Burgess, direktur senior Unit Bisnis MCU di Renesas. “Daya rendah [MCU] adalah salah satu pembeda utama dari mikroprosesor. Saat kami mengurangi teknologi proses, ini memungkinkan kami untuk mengatasi daya rendah dengan desain. Selalu ada teka-teki dengan teknologi proses: Ketika Anda pergi ke simpul proses yang lebih maju, Anda mendapatkan konsumsi aktif yang lebih baik, tetapi karena gerbangnya sangat kecil, kebocorannya jauh lebih tinggi.”
Steven Tateosian, wakil presiden, IoT, Unit Bisnis Komputasi dan Nirkabel Infineon, menjawab pertanyaan tersebut dari perspektif industri dan konsumen, menunjuk pada peran inovasi dalam meningkatkan kinerja MCU untuk berbagai aplikasi yang lebih luas. “Apa yang mulai kami lihat dalam lima tahun terakhir adalah lebih banyak integrasi, seperti prosesor multicore, dipadukan dengan DSP dan akselerator lainnya,” katanya. Penambahan ini dibuat “tanpa mengubah hal-hal yang mendasar seputar kemudahan penggunaan dan profil daya [MCU], dan keuntungan biaya sistem keseluruhan yang dibawa MCU dibandingkan mikroprosesor.”
Keserbagunaan mikrokontroler berdaya rendah membuatnya sangat populer untuk aplikasi node tepi cerdas, terutama yang berbasis tinyML. Banyak aplikasi berbasis asisten suara mengandalkan konektivitas cloud berkelanjutan untuk melakukan interferensi, hanya mengenali kata pemicu atau frasa pendek secara lokal. Namun, pendekatan ini menimbulkan latensi dan risiko eksploitasi perangkat. Kebutuhan pengambilan keputusan deterministik lokal adalah prioritas.
Sebagian besar vendor mikrokontroler fokus pada penggabungan akselerator jaringan saraf ke dalam MCU mereka, kata Koedel, mengutip MCU Infineon yang mengintegrasikan akselerator untuk fungsi otomotif termasuk tampilan grafis dan pemrosesan radar ADAS.
Thomsen dari Microchip menyebut AI sebagai pengubah permainan untuk MCU yang terlibat dalam kontrol loop tertutup waktu nyata. “Saya pikir AI mungkin merupakan perubahan revolusioner besar untuk MCU, dan dalam banyak kasus, ini akan menjadi perubahan revolusioner untuk aplikasi pelanggan kami,” katanya.
Akankah MCU mencapai batas di mana MPU menjadi lebih menarik?
Dengan MCU yang mengalami begitu banyak inovasi dan jumlah kasus penggunaan yang berkembang, orang bertanya-tanya pada titik mana MCU akan mencapai batasnya dan MPU akan menjadi pilihan yang lebih layak.
Pertimbangan untuk atau menentang pergeseran semacam itu melampaui spesifikasi teknis saja. Tim teknik tertanam menginvestasikan banyak waktu dan uang saat memilih keluarga MCU untuk desain mereka, sehingga mereka ingin tetap menggunakan arsitektur tersebut selama mungkin. Juga, MCU biasanya mengkonsumsi lebih sedikit daya dan biaya lebih rendah daripada MPU.
MPU biasanya dipilih berdasarkan keputusan perangkat lunak, pilihan antarmuka, atau murni karena alasan kinerja, sedangkan pemilihan MCU lebih sering dikaitkan dengan faktor perangkat keras.
Untuk beberapa aplikasi berbasis MPU, mungkin ada keinginan kuat untuk bermigrasi ke MCU, kata Tateosian dari Infineon. “Beberapa termostat pintar kelas atas dengan tampilan penuh konektivitas berbasis MPU, dan beberapa di antaranya berbasis MCU kelas atas. Pengguna tidak akan mengetahui perbedaannya, tetapi saya dapat memberi tahu Anda bahwa biaya unit [dua jenis perangkat] itu sangat berbeda, ”katanya. “Itu adalah contoh yang bagus di mana beberapa pengembang bersedia melakukan lompatan dari MPU ke MCU untuk menghemat daya dan biaya, dan yang lain melihat upaya pengembangan perangkat lunak sebagai penghalang.”
Bernd Westhoff, direktur pemasaran produk IoT di Renesas, mencatat bahwa selalu ada tumpang tindih antara kinerja MCU dan MPU. “MPU dulu sudah di 200 dan 400 MHz, dan MCU dengan mudah mengejar itu,” ujarnya.
Westhoff juga mengutip beberapa perbedaan mendasar antara perkembangan MCU dan MPU. “Orang-orang MPU berharap memiliki Linux, bukan RTOS, jadi Anda mungkin memiliki masalah berat di masa depan untuk meyakinkan orang MPU Linux untuk menjadi orang MCU RTOS dan mengembangkan perangkat lunak mereka di sana.”
MCU General Purpose akan Tetap Ada
Karena MCU mendapat manfaat dari lebih banyak fungsi, beberapa pasti dioptimalkan untuk aplikasi tertentu. MCU khusus aplikasi cenderung berfokus pada kasus penggunaan bervolume tinggi, seperti kontrol motor. Bisakah tren ini berlanjut sehingga kebutuhan akan mikrokontroler serba guna menurun?
“Akan selalu ada solusi bervolume tinggi dan berbiaya rendah yang akan diambil alih oleh ASIC [IC khusus aplikasi],” kata Thomsen dari Microchip. Dengan mempersingkat rentang waktu pengembangan produk, tambahnya, kemampuan untuk memilih MCU dari rak hari ini dan memulai pemrograman, meskipun mungkin sedikit lebih mahal, akan memenuhi persyaratan waktu ke pasar pelanggan.
Burgess dari Renesas mengonfirmasi kebutuhan berkelanjutan untuk MCU tujuan umum, mengamati, “Tidak mungkin menyetel atau mengoptimalkan prosesor khusus aplikasi untuk setiap kasus penggunaan tunggal. Ada ribuan aplikasi berbeda dengan begitu banyak persyaratan, memori, paket, RAM, campuran periferal yang berbeda, dan ketika Anda sampai pada apa yang harus Anda desain, tidak ada cukup pasar untuk benar-benar membenarkannya.
Pasar mikrokontroler terus mengalami pertumbuhan dari tahun ke tahun berkat inovasi teknis dan daftar kasus penggunaan yang tak ada habisnya. Di pasar otomotif, misalnya, Koedel dari Infineon mengatakan kepada EE Times Europe bahwa dia belum melihat akhir dari pertumbuhan. “Jika Anda melihat sepeda motor, misalnya, tren sekarang di India adalah beralih dari mesin pembakaran ke elektrifikasi, dengan lebih banyak konten elektronik, memungkinkan lebih banyak [pertumbuhan MCU],” katanya.
Dari semua kasus penggunaan MCU yang disoroti oleh eksekutif yang kami hubungi, jelas bahwa aplikasi berbasis pembelajaran mesin akan menjadi lebih signifikan dalam dekade ini. Dengan atribut berdaya rendah, arsitektur yang dioptimalkan dengan akselerasi jaringan neural, dan fungsi enkripsi, MCU adalah pilihan yang cocok untuk kasus penggunaan ini.
Dikutip dari Artikel
