IoT: Anteil am Umsatz der Halbleiterunternehmen wächst

Im Jahr 2021 zeigte der Halbleitermarkt rückläufige Tendenzen – aufgrund einer Knappheit an Computerchips, angespannter Verhältnisse im Handel und wirtschaftlicher Einbußen. Jetzt ist er wieder auf Wachstumskurs: Im ersten und zweiten Quartal 2023 gab es erste Anzeichen, dass der Markt sich erholt, als erstmals seit dem vierten Quartal 2021 wieder ein Wachstum von 6,7 % gegenüber dem Vorquartal verzeichnet wurde. Zudem hat das Internet der Dinge (IoT) in den letzten Jahren immer mehr Raum bei den Umsätzen der wichtigsten Hersteller für Halbleiter eingenommen. Bei einigen dieser Firmen beträgt der Anteil mehr als 10 %, in anderen Fällen hat er sogar Werte von über 20 % erreicht.

Eine Studie von IoT Analytics zeigt Trends bei IoT-Chipsätzen und -Modulen auf. Diese sind:

1. Verwendung von Chiplet-basierten Architekturen in IoT-Geräten: OEMs/ODMs setzen Chiplet-basierte Architekturen ein – dieses Design ermöglicht, mehrere Chips mit unterschiedlichen Prozessknotengrößen in einem einzigen Gehäuse zu verwenden. Dieses Design erleichtert das Prototyping und verkürzt folglich die Markteinführungszeit, da geringere Produktionskosten anfallen. Für den Einsatz in IoT-Geräten unterschiedlicher Komplexität sind Chiplets eine hervorragende Lösung.

2. Verstärkte Einführung von RISC-V für IoT-Chips: RISC-V ist ein offener, energieeffizienter und anpassungsfähiger Befehlssatz. Außerdem gilt er aufgrund seiner Transparenz und ISA-Konformität als sicher. Dazu ermöglicht er eine effiziente Ressourcennutzung, woraus sich bei verschiedenen Einsatzarten Einsparungen ergeben. Aufgrund dieser Eigenschaften setzen Hersteller von IoT-Geräten RISC-V mittlerweile verstärkt ein.

3. Einbeziehung von Kühltechniken für Chips mit kleineren Knotenpunkten: Die Chips werden immer kleiner (3 nm und 2 nm) – ein Trend, der IoT-Lösungen weiter vorantreiben könnte. Aufgrund der höheren Energiedichte (mehr Schaltkreise auf geringerer Fläche), der kleineren Oberfläche für die Wärmeableitung sowie des größeren Wärmewiderstands im Chip selbst sind jedoch neue Kühltechniken erforderlich.

4. Innovation bei der Energieeffizienz: Da die Prozessoren immer mehr Leistung, Konnektivitätsfähigheit und eine kompaktere Bauweise aufweisen, steigt die Nachfrage nach Energieeffizienz. Infolgedessen gewinnen Ultra-Low-Power-Mikrocontroller (MCUs) immer mehr an Bedeutung: Sie verlängern durch innovative Energiesparmethoden die Lebensdauer der Batterien und optimieren die Leistung.

5. Verbesserte zellulare und satellitengestützte Konnektivität für einfachen Betrieb und globale Abdeckung: 5G RedCap oder 5G NR-Light (5G mit reduzierter Kapazität) wurde in 3GPP Release 17 als neue Spezifikation für IoT-Anwendungsfälle mit einem mittleren Bedarf an Konnektivität eingeführt. Der Standard schlägt ein Gleichgewicht zwischen Leistung, Batterielebensdauer, Komplexität und Dichte von IoT-Geräten vor. Darüber hinaus entstehen auf dem Markt für IoT-Geräte fortschrittliche Konnektivitätslösungen, die Satelliten- und Mobilfunktechnologien kombinieren.

6. Wachsende Integration von KI-Chipsätzen in Edge-Geräten: Die Nachfrage nach Echtzeit-Datenanalyse und Datenschutz steigt rapide an. Gleichzeitig wird dadurch die Entwicklung neuer Geräte mit Chipsätzen vorangetrieben, die es ermöglichen, KI-Anwendungen lokal auszuführen – ohne dass Daten an die Cloud gesendet werden müssen.

7. Höhere Verarbeitungsleistung für industrielle Hardware: Mehrere Anbieter von Industrieautomation haben in letzter Zeit ihre Hardware mit schnelleren Chipsätzen und neuen Funktionalitäten aktualisiert. Mithilfe dieser Upgrades kann industrielle Hardware Daten lokal speichern und analysieren.

8. Einsatz von Raspberry-Pi- und Arduino-Chipsätzen in IoT-Gateways: Die Hersteller von IoT-Gateways nutzen in ihren Geräten Raspberry-Pi- und Arduino-basierte Systeme. Ursprünglich als Rapid-Prototyping-Boards eingesetzt, finden diese Lösungen aufgrund ihrer Erschwinglichkeit, Verfügbarkeit und starken Unterstützung durch die Community auch in industriellen IoT-Gateways Verwendung. Außerdem bieten sie verschiedene Konnektivitätsoptionen wie WiFi, Ethernet und Bluetooth, die für IoT-Gateways unerlässlich sind.

9. Der zunehmende Einsatz von RAN-Beschleunigern treibt die Einführung von Open RAN/vRAN-Architekturen voran: Die Anbieter von Kommunikationsdiensten interessieren sich zunehmend für offene, flexible, virtuelle und programmierbare Infrastrukturen für das Funkzugangsnetz (RAN). RAN-Beschleuniger sind kundenspezifische Hardwarekomponenten oder Softwaremodule, die die Leistung von RANs steigern und auf FPGAs, GPUs oder ASICS basieren können.

10. Fortschritte bei der Sicherheit vom Chip bis zur Cloud: Die Anbieter von IoT-Chips integrieren Sicherheitsfunktionen in ihre Produkte und halten sich an bestimmte Vorschriften und Standards der Branche. Eine dieser Normen ist die IEC 62443 für Betriebstechnik, die beispielsweise in Automatisierungs- und Steuerungssystemen zum Einsatz kommt.

Diese zehn Trends geben einen Einblick, wie IoT und der Halbleitermarkt zusammenspielen – und so den Markt wieder wachsen lassen.