Mercato embedded in Europa: le prospettive secondo gli operatori

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Quest’anno il fatturato mondiale dei semiconduttori dovrebbe crescere del 31,5 per cento, arrivando a 300 miliardi di dollari, rispetto ai 228 dell’anno scorso, mentre nel 2011 la previsione è di 314 miliardi di dollari, pari a un incremento del 4,6 per cento rispetto al 2010. In linea con questa fresca previsione di Gartner anche un altro studio della società di ricerche IC Insights che, pur segnalando il declino dei prodotti Rom (-28 per cento) e Eprom (-30 per cento), indica una crescita del 30 per cento per il mercato totale dei circuiti integrati, guidata dalle memorie Dram (79 per cento). Alla luce di questi dati positivi, abbiamo voluto sentire i punti di vista di alcuni operatori del comparto embedded in Europa riguardo alle opportunità di sviluppo del settore, che sta riprendendosi dopo la crisi globale.

Trasformazione in atto
Qualcuno spiega che gli utenti si trovano in una fase di transizione tecnologica che sta cambiando le dinamiche in Europa a livello hardware, software e di supporto. Questi utenti ricercano più capacità di elaborazione, più integrazione in termini di periferiche, più flessibilità a livello di sistemi operativi. Nei nuovi progetti la connettività deve essere embedded fin dall’inizio, mentre viene aggiunta in quelli esistenti. Sul versante software un chiaro trend è l’interesse attorno al mondo open source per le prospettive di costo e utilizzo. “Comunità open source come BeagleBoard.org, HawkBoard.org e LeopardBoard.org – dice Sylvain Gardet, business manager Sistemi Dsp di TI Emea – stanno aiutando i clienti a progettare prodotti che si differenziano dalla concorrenza, tagliando fra l’altro i tempi di progettazione”. Queste comunità risultano utili sia ai grandi utenti che producono elevati volumi di dispositivi, sia a quelli più piccoli, in grado di rilasciare solo limitate quantità di prodotti.

Sylvain Gardet, business manager Sistemi Dsp di Texas Instruments Emea

Nel suo complesso, secondo Gardet, il mercato europeo dell’elaborazione embedded sta crescendo sotto la spinta di diversi settori. Il primo è l’energia: ad esempio, l’iniziativa dell’Unione europea con il pacchetto 20-20-20, che prevede entro il 2020 la riduzione del 20 per cento delle emissioni di gas serra, l’aumento dell’efficienza energetica del 20 per cento e il raggiungimento della quota del 20 per cento di fonti di energia alternative. Ma sono molto importanti anche i progetti di smart grid e smart metering residenziale e le innovazioni nelle tecnologie di illuminazione (led lighting), assieme a quelle che permettono agli utenti finali di avere nelle proprie mani dispositivi efficienti nei consumi, non solo a casa o in ufficio, ma ovunque.

In campo medicale, la crescita dei prodotti embedded sarà sollecitata dall’invecchiamento della popolazione. Per il 2050 in Europa l’età media sarà cresciuta oltre i cinquant’anni e nell’Ue il settore medicale supererà in media il 10 per cento del Pil. Per tenere sotto controllo i budget di spesa sanitaria e continuare a fornire buoni servizi si punterà in modo crescente sul monitoraggio remoto dei pazienti, che potranno fare la convalescenza a casa, restando connessi alle strutture sanitarie tramite sensori, display e sistemi di trasmissione elettronici.

Nel comparto industriale, ampio e complesso, la tendenza è verso l’alimentazione digitale. Parlando di controllo motore, l’interesse degli utenti è sulle tecnologie ‘brushless’, che richiedono un controllo digitale. La connettività, le funzionalità di trasmissione, elaborazione e interoperabilità dei sistemi embedded saranno sempre più richieste anche nelle applicazioni di trasmissione, memorizzazione e visualizzazione delle informazioni digitali, attraverso display di pc e notebook, proiettori, smartphone o media player.

Il settore delle interfacce uomo-macchina (Hmi), conclude Gardet, è un altro mercato in espansione in Europa. Oggi si pensa ai touchscreen presenti in ambito consumer e sempre più anche industriale, medicale o commerciale, come nel caso dei terminali Pos (Point of sale). Ma il futuro è fatto di interfacce gestuali ‘touchless’, con funzionalità 3D che miglioreranno l’esperienza dell’utente e il carattere interattivo delle applicazioni. Compariranno inoltre interfacce ‘ibride’ dotate di controllo vocale, sensori di tocco, visione e quant’altro.

Ultimamente la vera novità, ribadisce Pierluigi Cebrelli, direttore dell’area embedded di Fujitsu Semiconductor Europe, è la spinta verso nuove applicazioni e soluzioni prevalentemente nel settore delle cosiddette ‘green-solutions’, che puntano al risparmio energetico e al controllo dell’efficienza della rete. Gli esempi tipici sono, oltre alle già citate applicazioni legate alle smart grid, la connessione tramite powerline communication, cioè la trasmissione dati attraverso la rete di alimentazione elettrica; ma anche tutti i sistemi di controllo dell’efficienza, sia a livello di consumi, sia di produzione di energia elettrica.

Pierluigi Cebrelli, direttore dell’area embedded di Fujitsu Semiconductor Europe

“Abbiamo notato una crescita decisa nelle applicazioni di produzione di energia alternativa come il solare, dove si utilizzano inverter dedicati, mentre sul versante del controllo dei consumi crescono le applicazioni di building automation per la gestione intelligente dell’illuminazione stradale (‘intelligent street lighting’, ndr.)”. E le innovazioni dei prossimi anni? “Per realizzare la vera efficienza in termini di produzione e consumo ragionato dell’energia – spiega Cebrelli – si deve passare attraverso due problematiche fondamentali: l’interconnessione e l’efficienza energetica. Il problema attuale è che l’interconnessione, sia quando avviene via wireless, sia quando si realizza tramite powerline, risulta ancora troppo costosa. La sfida è dunque riuscire a realizzare soluzioni d’interconnessione efficienti ma al tempo stesso molto economiche. Per ciò che riguarda l’efficienza energetica, si tratta di introdurre nuove tecnologie che consentano la realizzazione di sistemi di potenza a bassissima dissipazione”.

Secondo Philippe Constanty, direttore vendite Mil/Aero Emea di GE Intelligent Platforms, la strada maestra di evoluzione del mercato va verso i processori multicore, come quelli di Intel o Freescale. Queste architetture forniscono il potenziale per significativi incrementi nella capacità di elaborazione. Tuttavia, spiega, tale capacità rimane ancora, appunto, ‘potenziale’, perché gli strumenti software necessari per estrarre il massimo beneficio dalle architetture multicore non sono ancora completamente pronti, e gli sviluppatori e programmatori devono affrontare una curva di apprendimento molto ripida per comprendere qual è il modo migliore di implementarle e per capire concetti abbastanza nuovi, come quello di ‘hypervisor’. Al contempo un’altra tendenza chiave è quella a ridurre i consumi di energia e la dissipazione di calore dei processori in prodotti come l’Atom di Intel e il QorIQ di Freescale. Questi processori grazie alle loro caratteristiche di basso consumo possono essere anche integrati in nuovi ambienti, in cui vi sono particolari limitazioni nei requisiti di ingombro e peso del sistema.

Philippe Constanty, direttore vendite Mil/Aero Emea di GE Intelligent Platforms

In termini di innovazioni future, Constanty non si aspetta di vedere nuove applicazioni che indirizzeranno il mercato, ma piuttosto sistemi più potenti e flessibili a prezzi più bassi, che produrranno un maggior utilizzo dell’embedded computing nelle applicazioni esistenti. Queste saranno basate su velocità più elevate e su processori multicore che consumeranno meno energia, dissiperanno meno calore e utilizzeranno architetture fabric per i sistemi d’interconnessione. “Vedremo anche un uso crescente dei processori multicore specializzati, come l’Octeon II di Cavium per le telecomunicazioni, o la Gpgpu (General purpose graphics processing unit) Cuda di Nvidia per applicazioni complesse in un’ampia gamma di settori. Le sfide consistono nell’assicurare la massima interoperabilità fra diversi vendor di soluzioni, e questo significa aderenza agli standard aperti”.

Quali schede e sistemi
Gli Oem, spiega Norbert Hauser, vicepresidente marketing di Kontron, stanno cercando ‘moduli pc’ completi per le loro applicazioni. Ciò vuol dire che essi hanno necessità di sistemi embedded dedicati, in grado d’inserirsi perfettamente a livello meccanico, elettronico e software nei loro dispositivi, macchine e attrezzature. Questi Oem danno in outsourcing la progettazione e l’assemblaggio del sistema a vendor in grado di fornire piattaforme application-ready in molti differenti mercati. Da ciò deriva che il business della progettazione si trova in uno stato di crescita intensa. “Ma senza un’ampia base di piattaforme off-the-shelf standard nessun system integrator può fare un lavoro più ‘cost effective’” avverte il manager.

Norbert Hauser, vicepresidente marketing di Kontron

Da un punto di vista tecnologico, a parte le architetture low-power e ultra low-power o i moduli, le schede e i sistemi energy-efficient, Hauser vede l’esigenza di diventare più flessibili in termini di I/O custom. Ad esempio, investendo in Fpga con I/O programmabili, per proteggere nel lungo termine gli investimenti degli utenti, e per far migrare con maggior facilità le applicazioni da una piattaforma a un’altra. C’è anche la necessità di definizione di standard per le Api (Application programming interface) e di una gestione dei computer embedded studiata per semplificare la manipolazione delle schede, in modo da rendere le migrazioni più ‘confortevoli’. “Gli utenti si aspettano di essere in grado di spostare un’applicazione da una piattaforma a un’altra senza alcun cambiamento nel software.

E questo non è facile nei vari settori dell’embedded computing: ma possiamo introdurre molti miglioramenti per rendere tale processo più semplice”. Ecco perché Kontron avrebbe investito nel proprio design center software globale, responsabile ad esempio per la standardizzazione delle comunicazioni sulle schede e anche per i progetti custom dedicati, in settori come la virtualizzazione e le tecnologie hypervisor, la modifica dei sistemi Bios o la programmazione degli Fpga. Altra sfida chiave resta quella sui tempi di consegna dei prodotti, specie in una fase di carenza dei componenti sul mercato che potrebbe protrarsi fino a fine anno. Tempi che per essere ridotti rendono necessaria una stretta comunicazione fra il vendor di prodotti embedded e il proprio cliente.

Fabrizio Del Maffeo, sales manager per il Sud Europa dei key account ePlatform e business development manager per l’Europa della divisione Digital signage di Advantech, vede, oltre alla forte crescita nel settore dell’energia, le opportunità nel settore dei trasporti, che sono un’area di chiara focalizzazione per l’azienda, ad esempio nel settore ferroviario, dove punta alla realizzazione di prodotti per il controllo della linea, e anche di apparati veicolari per il controllo della vettura e per l’informazione al passeggero. Nel settore transportation importanti anche i comparti fleet management e logistica. Oltre al settore medicale, inteso come fornitura di terminali per strutture ospedaliere, la società guarda con attenzione anche al mercato del digital signage, che vede in forte crescita e nel quale la frammentazione dei player e la presenza radicata di una cultura prevalentemente consumer rallentano la penetrazione degli apparati embedded.

Fabrizio Del Maffeo, sales manager per il Sud Europa dei key account ePlatform e business development manager per l’Europa della divisione Digital signage di Advantech

Pensando alle evoluzioni future, Del Maffeo ritiene che la tecnologia Atom di Intel dominerà in gran parte del mercato embedded, andando a competere sempre più con il mondo dei microcontroller di fascia alta (32 bit). Il passaggio alla tecnologia a 32nm, e il conseguente risparmio energetico e di costo di sistema apriranno le porte a nuove applicazioni in tutti i settori in cui la mobilità e il risparmio energetico sono fattori chiave. Inoltre, la semplificazione della stessa architettura Atom, con il passaggio a single chip (SoC) renderà l’architettura x86 disponibile anche alle piccole e medie imprese presenti nella progettazione di sistemi embedded, dando un molto forte impulso ai prodotti modulari (computer-on-module).

Tra i freni più grandi all’espansione del mercato vi è invece la moltiplicazione dei form factor, quando non è seguita da una vera e propria standardizzazione. Se per il singolo produttore, conclude Del Maffeo, convincere un utente ad adottare un prodotto o una tecnologia non standard diventa vantaggioso perché permette di legarlo a sé, per lo sviluppo mercato embedded nel suo complesso questo non è certo positivo.

Strumenti di progettazione e verifica: sempre più richiesti
Un crescente numero di società nel mondo dei semiconduttori, spiega Steve Brown, product management director di Cadence Design Systems, sta fornendo ai propri utenti finali ‘bare metal software’ (hypervisor) e driver software per gestire i propri SoC. Le aziende Oem si stanno focalizzando in modo crescente sull’integrazione dei SoC e dei sistemi, invece che sulla creazione di Ip. In sostanza, i driver software sono critici per avere successo in tale settore, e si manifesta una crescente esigenza di progettare e verificare i SoC con tali driver, contenendo i tempi.

Steve Brown, product management director di Cadence Design Systems

Insomma, le applicazioni software, i sistemi operativi e i driver stanno sempre più dettando le funzionalità da integrare nel silicio. Brown ritiene anche che aziende chiave in Europa, come Arm, Imagination Technologies e Silicon Hive, stiano diventando componenti cruciali nella nuova catena di progettazione dei prodotti consumer. La progettazione multicore sta poi dominando le valutazioni architetturali e lo sviluppo software. Le analisi sui sistemi multicore sono al centro dei budget di progettazione, che puntano a creare architetture in grado di fornire qualità dei servizi e software per ottimizzare l’uso delle risorse di sistema. Ma in tali ambienti, dimensionare e validare i consumi di energia può rivelarsi estremamente difficoltoso.

Il mercato consumer guida le nuove funzionalità e la complessità hardware e software del sistema. “L’adozione di piattaforme virtuali b
asate su SystemC aperto – spiega Brown – sta abilitando gli utenti a sviluppare software, a verificare il proprio ambiente considerando molteplici scenari e ad analizzare il comportamento del sistema multicore. L’uso di tecniche di sintesi ad alto livello per ottimizzare i consumi ed esplorare i vari trade-off architetturali è anche un altro importante trend emergente”.

Con la combinazione di questi approcci e la creazione di una sinergia fra progettazione e verifica, gli ingegneri di sistema e gli sviluppatori software stanno dando ai team di progettazione la produttività e la flessibilità architetturale per creare e ottimizzare le proprie soluzioni. Ma affinché questi vantaggi di produttività si possano completamente realizzare, conclude Brown, sia i fornitori, sia gli utenti devono cambiare le proprie metodologie. E per far avvenire questo processo di cambiamento è anche fortemente richiesto un potente ecosistema in grado di fornire supporto a tale trasformazione.

Secondo Glenn Perry, general manager della embedded software division di Mentor Graphics, un primo fattore guida per il mercato oggi è rappresentato dai display lcd touchscreen ad alta risoluzione, che stanno diventando molto economici, abilitando la loro implementazione in un’ampia varietà di dispositivi. “Per fare il miglior uso della tecnologia dei display, gli sviluppatori hanno necessità di sofisticate interfacce utente software, che li mettano in grado di sviluppare Gui (graphical user interface) 2D e 3D con animazioni raffinate e sensibilità al tocco, in un modo portabile e scalabile”.

Glenn Perry, general manager embedded software division di Mentor Graphics

Anche Perry ribadisce poi la tendenza a realizzare un numero crescente di progetti embedded utilizzando architetture multicore. Queste ultime possono essere di tipo omogeneo (con Cpu e core uguali) oppure eterogeneo, cioè caratterizzate dalla presenza di core specializzati (Gpu, Application-specific processor – Asp, e così via). Per facilitare i progetti multicore, aggiunge Perry, e supportare i sistemi operativi nelle configurazioni configurazioni Smp (Symmetric multi-processing) e Amp (Asymmetric multi-processing) e nella comunicazione inter-cpu, vi è ad esempio un requisito che prevede l’uso di standard come Mcapi (Multicore communication api).

Altro problema chiave nell’embedded è il consumo di energia dei dispositivi, sia per conservare la vita della batteria, sia per soddisfare criteri di salvaguardia ambientale. E, conclude Perry, un approccio alla gestione dell’alimentazione attraverso tutto il ciclo di progettazione è necessario per abilitare gli ingegneri software a lavorare in maniera più stretta con le loro controparti hardware, al fine di creare dispositivi a basso consumo.

Distributori: serve specializzazione
La distribuzione dei prodotti embedded ha sempre richiesto un elevato livello di specializzazione. Lo spiega Alessandro Brazzoni, director Sud Europa e marketing director Computing di Avnet Embedded. “Oggi indirizzare questi requisiti e fornire le giuste soluzioni con le corrette tecnologie, supportate in maniera idonea dai servizi e dalla flessibilità richiesti, differenzia realmente i distributori esperti dai ‘box mover’”.

Alessandro Brazzoni, director Sud Europa e marketing director Computing di Avnet Embedded

Dal punto di vista evolutivo, anche per Brazzoni il mercato embedded è prevalentemente guidato da tecnologie molto simili a quelle adottate nel comparto consumer, e questo trend continuerà: sui versanti delle piattaforme multicore, degli schermi a cristalli liquidi multi-touch, delle architetture system-om-chip, dei dispositivi di storage a stato solido. “Oltre alle architetture x86, adatte a molte applicazioni, segmenti specifici di mercato richiederanno sempre più piattaforme Arm-based, dove il giusto compromesso tra efficienza energetica e potenza di elaborazione è il fattore chiave. Sul versante del software, Windows 7 continua a guidare le proprie controparti embedded, compresi Windows Embedded Standard 7 e Windows Embedded Compact 7”.

Questi sistemi stanno sostituendo Windows CE e includono tutte le più recenti tecnologie (gestione touchscreen, connettività, gestione multimedia, e così via) in un contenuto footprint. Infine, conclude Brazzoni, sul versante hardware, le schede ‘small form factor’ e le piattaforme Com Express stanno gradualmente catturando una varietà di mercati, e mostrando trend di crescita a due cifre.
 

Giorgio Fusari

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