El mercat global de sistemes integrats ha crescut considerablement durant els últims anys. Amb l'aparició de l'Internet de les coses (IoT) i l'Internet de les coses industrial (IIoT), la tecnologia dels sistemes integrats s'ha convertit en un facilitador per al ràpid creixement dels ecosistemes d'IoT intel·ligents i connectats. El mercat de sistemes encastats ampli, divers i molt fragmentat inclou programari, plataformes de desenvolupament i maquinari. Cada cop més indústries, productes i serveis depenen dels sistemes integrats. Els mercats industrials de sistemes integrats inclouen comunicacions, automoció, aeroespacial, electrònica de consum, sistemes militars, així com control industrial i altres, incloses les ciutats intel·ligents.
Els sistemes incrustats solen ser una combinació de maquinari i programari amb funcions fixes o programables. Els sistemes incrustats es poden dissenyar per suportar una o més funcions específiques en un sistema més gran. Alguns exemples inclouen sistemes i màquines de control industrial, automòbils, sistemes militars com ara sistemes d'aviònica i d'armes, dispositius mèdics, productes de consum, telèfons intel·ligents i automatització d'edificis.
Per als dispositius incrustats senzills i-de gran volum per al mercat de consum, el cost del sistema incrustat pot ser del 99% del maquinari i de l'1% del programari. Tanmateix, per als sistemes incrustats altament especialitzats i de baix-volum utilitzats en avions, automòbils o controls industrials altament fiables, el programari pot suposar el 95% del cost del sistema incrustat si inclou proves i compleix els estàndards d'aplicacions complexes. Per complicar encara més les coses, no hi ha una línia clara entre els sistemes integrats i els ordinadors. Encara avui, hi ha un cert debat sobre si un telèfon intel·ligent o una passarel·la intel·ligent IoT és un sistema incrustat o un ordinador autònom. Allà on les passarel·les d'IoT tradicionals recullen dades de sensors sense fil i les envien al núvol, les noves passarel·les intel·ligents d'IoT i els dispositius de punta poden suportar LAN, WAN, components de maquinari per al mercat de sistemes encastats, com ara xips, plaques de circuits impresos, microprogramari, dispositius objectiu i molt més. Els elements del programari inclouen plataformes de desenvolupament,-sistemes operatius en temps real (RTOS), proves i molt més. Per descomptat, el mercat global d'aquests sistemes encastats admet dispositius i màquines molt més grans.
Els dispositius incrustats solen funcionar amb programari integrat amb el maquinari, inclosos sistemes-en-xip (SoC), matrius de portes programables de camp-, circuits integrats (CI) dissenyats per ser programats pels desenvolupadors integrats per a funcions específiques i altres versions de microprogramari. Això fa que sigui difícil separar completament el programari del maquinari. Els proveïdors de sistemes incrustats d'aquest mercat poden incloure aquells que només ofereixen programari, com ara eines de desenvolupament i prova i sistemes operatius-en temps real (RTOS). Així com els que també ofereixen FPGA, SoC i altres productes de microprogramari.
En general, els sistemes integrats són una tecnologia molt madura i, amb el desenvolupament continuat de nous processadors més potents, la tecnologia ara pot donar suport a la propera generació de dispositius, màquines, equips i fàbriques intel·ligents. Els sistemes incrustats representen una tecnologia clau per a productes, màquines i sistemes intel·ligents i connectats que engloben l'Internet industrial de les coses i donen suport a la transformació digital d'indústries senceres.
Una de les tendències clau en l'espai incrustat és l'aparició de dispositius intel·ligents, que ajudaran a fer que els sistemes de producció industrial i les plantes de procés formen part de l'empresa digital. La intel·ligència incrustada en sensors i altres dispositius de mesura permetrà l'accés, l'agregació i l'anàlisi de dades per donar suport a l'anàlisi avançada, fent que els sistemes i equips de producció formen part de l'ecosistema IoT industrial i els bessons digitals. Aquestes s'estan convertint en tecnologies habilitadores clau per ajudar a optimitzar el cicle de vida dels actius, especialment les fases d'operacions i manteniment.
Per aprofitar l'oportunitat de negoci, tant els proveïdors de tecnologia d'infraestructures de núvol com d'avantguarda hauran de continuar escalant per donar suport a milers de milions de sensors i desenes de milers de sistemes intel·ligents. Els dispositius Edge han d'estar connectats i intel·ligents. El mercat global de sistemes integrats està preparat per a un creixement significatiu a causa de la gran demanda d'intel·ligència a la vora. El creixent ecosistema d'IoT i la progressió constant de l'automatització industrial cap a sistemes ciber-físics basats en anàlisis predictives i prescriptives acabaran conduint a sistemes autònoms i d'auto-curació. Aquest serà un dels principals motors de la indústria per al creixement dels sistemes integrats.
Sistemes encastats a la indústria
Els sistemes incrustats han estat una tecnologia important en indústries com l'aeroespacial i la defensa, l'automoció, els dispositius mèdics, les comunicacions i l'automatització industrial durant dècades. A mesura que les arquitectures de processadors han evolucionat i es pot incorporar més potència de càlcul als sistemes i dispositius, la intel·ligència i la funcionalitat d'aquests sistemes ha augmentat de manera exponencial. Això ha fet que els productes que tradicionalment han utilitzat sistemes integrats siguin més intel·ligents i potents, i ha fet que els productes d'altres indústries (béns de consum, electrodomèstics, articles esportius, etc.) siguin intel·ligents i connectats. Els sistemes integrats s'estan convertint en una part integral de gairebé tot a les nostres vides.
Automoció
Actualment, les aplicacions d'automoció representen el major ús de sistemes integrats i probablement seguiran sent el segment més gran durant els propers anys. En els automòbils, els sistemes integrats s'utilitzen per a l'infoentreteniment, la seguretat, la consciència del conductor, el manteniment i el control global del sistema del vehicle. La necessitat d'ampliar els vehicles amb navegació avançada, assistència al conductor i capacitats de comunicació entre vehicles-a-carrers només augmentarà la demanda de sistemes integrats. A més, el control del sistema intel·ligent s'està expandint amb l'aparició dels vehicles elèctrics híbrids i els cotxes elèctrics.
A més, els vehicles emergents totalment autònoms requeriran sistemes altament intel·ligents. Molt més complex que els sistemes integrats en els vehicles actuals. Els sistemes informàtics d'aquests vehicles hauran d'executar múltiples programes i sistemes d'IA complexos per a la navegació, la detecció de carreteres i vehicles, els patrons de trànsit, la detecció de vianants, la percepció i l'avaluació del risc i molt més. S'està desenvolupant una nova generació de processadors per a sistemes encastats per complir aquests requisits informàtics i d'intel·ligència.
Sistemes integrats d'intel·ligència automotriu
Quan parlem del tema de la IA a la indústria de l'automòbil, el primer que ve a la ment de la majoria de la gent és conduir auto{0}}automòbils. No hi ha dubte que el desenvolupament de cotxes sense conductor és una àrea de recerca molt activa i que la tecnologia serà una part viable del transport en el futur, si no en el futur proper. Tanmateix, la realitat actual és que els algorismes d'aprenentatge cognitiu s'utilitzen principalment per millorar l'eficiència, la seguretat i afegir valor als processos al voltant dels vehicles tradicionals de conducció manual.
Fins que la indústria de l'automòbil estigui preparada per posar la IA "al volant", primer voldrà aplicar-la als vehicles de producció actuals amb una àmplia gamma de tecnologies-d'assistència al conductor. La IA és ideal per oferir funcions de seguretat avançades als vehicles connectats. Les funcions d'assistència al conductor integrades als vehicles que surten de la línia de producció avui dia poden ajudar els conductors a sentir-se còmodes amb la IA abans que el vehicle esdevingui totalment autònom.
Mitjançant el seguiment de desenes de sensors a bord, la IA pot reconèixer situacions perilloses, frenar i controlar automàticament el vehicle per evitar accidents, i detectar i avisar els conductors dels perills dins i al voltant d'altres vehicles.
Una àrea on els clients d'automoció utilitzen actualment la IA són els serveis al núvol basats en IA-per al manteniment predictiu. A diferència dels vehicles convencionals, els vehicles connectats poden fer més que avisar els conductors mitjançant els llums del motor i els avisos de pneumàtics baixos. En molts dels models més recents, els algorismes d'IA incrustats controlen centenars de sensors i poden detectar problemes abans que afectin el funcionament del vehicle. Mitjançant el seguiment de milers de punts de dades per segon, la IA pot detectar petits canvis que poden indicar una fallada o un mal funcionament dels components.
Sanitat
L'assistència sanitària és una de les aplicacions de més ràpid desenvolupament per a sistemes integrats. Per exemple, els dispositius terapèutics portàtils i portàtils, així com els dispositius i equips utilitzats per controlar els signes vitals, fan un ús extensiu dels sistemes integrats. Amb petits sistemes integrats que controlen la freqüència cardíaca o identifiquen les artèries bloquejades, la tecnologia incrustada també s'ha fet camí en procediments quirúrgics complexos.
Tot i que la mida física dels semiconductors, processadors i xips en sistemes encastats utilitzats a la salut ha disminuït, també estem veient un augment exponencial de la intel·ligència i la funcionalitat. Això permetrà a una nova generació de dispositius mèdics actuar i intervenir dins del cos i els seus òrgans de maneres noves i innovadores. Els dispositius petits però potents podran controlar i determinar de forma remota l'estat de diversos pacients mitjançant dispositius mòbils connectats a centres de diagnòstic basats en-web.
Electrònica de consum
L'electrònica de consum ha estat un mercat important per als sistemes encastats durant dècades, però amb l'arribada de l'Internet de les coses (IoT), el mercat està prenent una nova importància. Els productes connectats intel·ligents requereixen nous estàndards de disseny i la intel·ligència integrada s'ha convertit en un component important. Els enginyers emprenedors poden incorporar nous tipus de sensors i programari als productes que dissenyen.
El valor de connectar màquines i actius a les fàbriques i les infraestructures està ben establert, especialment pel que fa a reduir els temps d'inactivitat no planificats i optimitzar les operacions. Al seu torn, hi haurà un gran valor en connectar productes de consum (telèfons intel·ligents, dispositius de control de la freqüència cardíaca, electrodomèstics intel·ligents, il·luminació, seguretat, etc.) per al seguiment, seguiment, control i sintonització. Això s'aplica no només als usuaris dels productes, sinó també a la longevitat dels productes, la qual cosa millorarà el disseny dels productes en el futur, així com als sistemes més grans en què estan continguts aquests productes.
Automatització d'edificis
Els sistemes d'automatització per a edificis intel·ligents i HVAC utilitzen programari i maquinari integrats, així com la indústria i creixeran ràpidament en els propers anys. A mesura que entrem a l'era dels edificis intel·ligents i les ciutats intel·ligents, la intel·ligència integrada es convertirà en una part integral d'aquests sistemes intel·ligents. L'automatització d'edificis es basa principalment en el seguiment i el manteniment de les condicions ambientals, la il·luminació i el control d'accés. A mesura que els sistemes es fan més intel·ligents, la funcionalitat de l'edifici intel·ligent pot expandir-se a sistemes predictius i prescriptius que determinen les condicions òptimes. Finalment, l'objectiu és passar a sistemes-totalment autònoms i d'autocuració. Aquests sistemes es basaran en la intel·ligència artificial i l'aprenentatge automàtic, tot basat en la intel·ligència integrada.