Mikä ohjaa innovoimista sulautettujen järjestelmien markkinoilla vuonna 2025. Tria Technologiesin toimitusjohtaja Thomas Staudinger antaa oman näkemyksensä siitä, mihin sulautetut ovat menossa.

Seuraavat 12 kuukautta tulevat olemaan mielenkiintoisia sulautettujen teollisuusjärjestelmien markkinoilla, kun näemme kasvavaa kysyntää suorituskyvylle – niin raakaa laskentatehoa kuin koneoppimista ja tekoälyä (AI) koskien. Samaan aikaan Euroopan kyberturvallisuusasetus kiristyy, mikä tuo mukanaan lisääntyneen huomion tietoturvaan, erityisesti esineiden internetin (IoT) alueella.

Näihin vaatimuksiin vastatakseen suunnittelijat etsivät siruilta ja piirilevyiltä enemmän ominaisuuksia – oli kyse sitten uusimmasta mikroprosessorista, tekoälykiihdyttimestä tai lisätystä langattomasta yhteydestä. Näiden innovaatioiden on kuitenkin toteuduttava ilman muutoksia fyysiseen kokoon, jotta tuotteiden nopea kehityssykli säilyy.

Tarvitaan joustavuutta

Yksi viime vuosien tärkeimmistä opeista on ollut alustojen yhdistäminen, ja tämä suuntaus tulee vain vahvistumaan vuonna 2025. Covid-19-pandemian aikaiset ja sitä seuranneet toimitusketjun häiriöt osoittivat yrityksille, että niillä oli käytössään liian monta eri alustaa. Tämän vuoksi laitevalmistajat eli OEM:t pyrkivät olemaan teknologisesti joustavampia ja vähemmän riippuvaisia yksittäisestä alustasta samalla kun ne yksinkertaistavat omaa toimitusketjuaan. Tämä pätee suunnittelusta tuotteen elinkaareen loppuun asti.

Samalla suorituskyvyn tarve kasvaa merkittävästi. Suunnittelijat siirtyvät mikro-ohjaimista mikroprosessoreihin, jotka tarjoavat parempaa toiminnallisuutta ja pääsyn suurempaan muistiin, mutta kaiken tämän on edelleen mahduttava pieneen fyysiseen kokoon.

Vuonna 2025 suunnittelijoihin kohdistuu yhä enemmän painetta tehdä päätös: ostetaanko valmista vai tehdäänkö itse? Laitteistosuunnittelun kentällä monet insinöörit ovat jäämässä eläkkeelle lähivuosina. Samalla mikroprosessorit, joita nykyisin käytetään ja joita eri valmistajat tuovat markkinoille, ovat yhä monimutkaisempia.

Tämä tarkoittaa, että suunnittelu sirutasolla käy yhä haastavammaksi, joten suunnittelutiimit tutkivat muita vaihtoehtoja. Teknologian ostaminen moduulin muodossa voi säästää huomattavasti resursseja ja nopeuttaa tuotteen markkinoille tuontia. Se antaa yrityksille myös mahdollisuuden erottua ohjelmiston kautta, sillä laitteisto on yhä enemmän standardoitua ja entistä vähemmän erottava kilpailutekijä.

Yhä useammat insinöörit turvautuvat tietokonemoduuleihin saadakseen joustavuutta, nopeuttaakseen markkinoille pääsyä ja vastatakseen sovellustensa kasvaviin vaatimuksiin. Moduulit vähentävät haasteita, jotka liittyvät useiden prosessorien tukemiseen, ja helpottavat laitevalintoja. Moduuli voidaan päivittää nopeasti ja helposti uusimpaan suorituskykyyn tai vastaava osa löytää vaivattomasti. Uudet standardit – kuten Open Standard Module eli OSM – tarjoavat kehittäjille yhteiset piirilevykoot, jotka eivät ole juurikaan suurempia kuin itse prosessori.

OSM tulee olemaan merkittävä muutos, sillä se mahdollistaa luotettavien moduulien kehittämisen, jotka muistuttavat BGA-koteloita (ball grid array) yhteisellä piirilevykoolla ja nastajärjestelyllä. Tämä jättää moduulivalmistajille vapauden innovoida sen suhteen, mitä kaikkea tilaan voidaan mahduttaa. Parhaat moduulit voidaan sen jälkeen helposti valita ja integroida mihin tahansa sovellukseen.

Ohjelmistokehityksen aikatauluja voidaan myös lyhentää käyttämällä OSM-moduuleja, sillä niiden avulla kehitystyö voidaan aloittaa ennen kuin varsinainen laitteisto on suunniteltu ja prototypoitu.

Testausstrategia on kuitenkin erilainen, koska vakioitu tuote vaatisi yleensä vain yhden tai muutaman testin. Siirtyminen OSM:ään tarkoittaa, että käytössä on laaja valikoima eri prosessoreita eri moduuleissa, mikä voi lisätä tarvittavan testauksen määrää tiettyä tuotetta varten.

Juotettava OSM, joka toimitetaan tyypillisesti teippikelassa, mahdollistaa automatisoidumman tuotannon. Tämä poistaa tarvetta erilliselle emolevylle ja nopeuttaa projektien toimitusaikatauluja. Samalla se kuitenkin tuo mukanaan uusia huomioitavia seikkoja testauksen osalta.

Tekoälyn vaikutus

Tekoäly (AI) on vahva trendi datakeskuksissa ja on alkanut yhä enemmän siirtyä myös teollisuusmarkkinoille. On joitakin sovelluksia, joissa tekoäly on erityisen järkevä ratkaisu – kuten ennakoiva kunnossapito ja videonkäsittely – mutta yleisesti ottaen monilla ei vielä ole tekoälystrategiaa kehitetty siinä määrin, että sen taustalla olisi konkreettinen liiketoimintatapaus. Tämä muistuttaa hieman IoT-keskustelua 15 vuotta sitten.

Suunnittelijoiden on kuitenkin tärkeää tutkia tätä aluetta ja arvioida erilaisia prosessoreita ja kiihdyttimiä. Moduulit tarjoavat helpon tavan lisätä tämä kyvykkyys osaksi suunnittelua. Tämä kasvattaa kiinnostusta erilaisiin sovelluksiin tarkoitettuihin demonstraatiopaketteihin, erityisesti video- ja konenäköratkaisuihin.

Enemmän tietoliikenneliitäntöjä

Toinen vahva trendi on langattomuus. 5G:n ja monien muiden langattomien standardien yleistyminen tarkoittaa, että kaistanleveyttä on nyt huomattavasti enemmän saatavilla – jopa sellaisissa sovelluksissa, joissa aiemmin on oltu varovaisia, kuten teollisuusautomaation parissa. Langattomat ratkaisut tulevat siis yhä näkyvämmäksi osaksi teollisuussovelluksia.

On myös mielenkiintoista, että esimerkiksi Qualcommin kaltaiset yritykset tulevat mukaan teollisuusmarkkinoille. Heidän suorituskykynsä osuu houkuttelevaan väliin x86-arkkitehtuurin ja nykyisen Arm-portfolion välillä. Asiakkaat ovat tästä innoissaan, kun tarjolla on entistä laajempi valikoima prosessoreita ja langattomia yhteyksiä eri sovellustarpeisiin.

Tietoturva entistä tarkemmin keskiössä

Turvallisuus on aina ollut keskeinen osa sulautettujen järjestelmien kehitystä. Euroopan kyberturvallisuusasetus (CRA, Cybersecurity Resilience Act) astui voimaan joulukuussa 2024, ja sen vaikutus tulee olemaan merkittävä. Moduulivalmistajien on varmistettava, että heidän tuotteensa noudattavat asetuksen vaatimuksia vuoden 2025 aikana.

Kuinka kehittää vaatimuksiin vastaavia moduuleita?

Prosessorien kasvava suorituskyky ja monimutkaisuus sulautetuissa järjestelmissä sekä OSM-moduulien kompakti koko tekevät moduulien kehittämisestä haastavaa. Toimittajat, joilla on vahva kokemus ja hyvä näyttö osaamisesta, pystyvät tuomaan markkinoille laajan valikoiman luotettavia moduuleja.

Kyse ei ole pelkästään hyvästä laitteistosta. Ohjelmisto- ja tietoturvatuella on keskeinen rooli: moduulia ei voi vain toimittaa ja unohtaa. Tämä tukitarve korostuu entisestään vuoden 2025 aikana. Trialla on työryhmä, joka seuraa sääntelyä ja varmistaa, että tuotteemme kehittyvät lainsäädännön mukaisesti. Meillä on myös vahva ohjelmistotiimi, joka tukee asiakkaita suunnitteluprosessin aikana – ohjelmistointegraatiossa ja koko projektin ajan – varmistaen, että lopullinen suunnittelu täyttää vaatimukset.

Tria aloitti moduulien kehityksen ja tuotannon jo vuosia sitten vahvan tutkimus- ja tuotekehityksen sekä valmistuksen siivittämänä Saksassa. Nyt olemme laajentaneet tiimejämme Amerikkaan, Italiaan ja Kiinaan luodaksemme maailmanlaajuisen suunnitteluverkoston. Vuonna 2025 tulemme myös lisäämään tuotekehityskapasiteettiamme entisestään.

Vuosi 2025 tuo mukanaan merkittäviä muutoksia sulautettujen järjestelmien markkinoilla, mutta tämä on vasta alkua. Teollisuusmarkkinoiden palatessa kasvu-uralle näemme yhä enemmän innovaatioita tulevina vuosina. Älykkäät kehitystiimit tekevät yhteistyötä vahvojen ja kokeneiden moduulitoimittajien, kuten Trian, kanssa, jotta ne voivat vastata monipuolisiin haasteisiin, joita tulevaisuus tuo tullessaan.