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Impacto de IIoT sobre la industria de semiconductores

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Entrevista a Bob Martin, Ingeniero Sénior de Aplicaciones, Unidad de Negocio MCU8, Microchip Technology


¿Cómo revitalizará IoT la industria de semiconductores y jugará un papel clave en la “Industria 4.0”?

Microchip:

Un término más apropiado es "reorientar" desde aplicaciones biométricas personales y vehículos autónomos hasta aplicaciones centradas en los miles de procesos y máquinas que funcionan durante las 24 horas del día y todos los días del año a nivel mundial dentro del segmento industrial.

De ahí deriva el término "IIoT" ya que a IoT (Internet de las Cosas) se ha sumado el adjetivo "Industrial". La pandemia de Covid-19 dejó al descubierto grandes problemas en el funcionamiento de las cadenas de suministro que es preciso solucionar con independencia de que se haya tratado de un fenómeno que pueda ocurrir una sola vez cada siglo.

Gran parte de la tecnología IoT actual está formada por una serie de soluciones en busca de problemas y la atención se centra más en abordar algunas áreas de aplicación clave como el seguimiento inteligente de activos, el mantenimiento predictivo y la optimización de procesos de fabricación.

Uno de los principales problemas del seguimiento biométrico con la tecnología vestible (wearable) basada en IoT, la privacidad personal, ya no es aplicable a los rollos de papel higiénico que transporta un portacontenedores. Las tecnologías actuales ya tienen algunos objetivos definitivos.

Seguimiento inteligente de activos: El mantenimiento de una cadena segura de custodia de productos en cualquier lugar del planeta que estén siendo transportados por cualquier método. Es importante para el sistema legal y ahora es importante para las cadenas globales de suministro.

Mantenimiento predictivo: Las empresas que prestan servicios de mantenimiento de climatización en las grandes ciudades cuentan con vehículos que trabajan las 24 horas del día en turnos a la espera de llamadas. Cada vez es más importante saber cuándo empezará a fallar un compresor de aire acondicionado antes de que ocurran.

Optimización de procesos: Está permitiendo optimizar partes anteriormente aisladas de un flujo de productos para disponer de una visión más integral de todo el proceso, que incluirá probablemente nodos y sensores distribuidos que no se hallen en los propios lazos de control y cuya misión es observar y detectar patrones que quizás no hayan sido obvios hasta ahora.

 
Algunos productos de Microchip destinados al segmento IoT.

Microchip:

Microchip dispone de una amplia oferta de microcontroladores: dispositivos de tamaño muy pequeño y 8 bit (PIC® y AVR®), microcontroladores de bajo consumo y alta integración basados en ARM® Cortex (SAMD y PIC32C), procesadores basados en ARM, y plataformas RISC V / FPGA que cubren un gran número de aplicaciones basadas en nodos IIoT. Algunos de nuestros microcontroladores más recientes ofrecen una mayor integración de circuitos analógicos con el fin de reducir el número de componentes externos y el espacio ocupado por el diseño.

Junto con entornos gratuitos de diseño integrado (IDE) como la plataforma MPLAB X existe una gran variedad de depuradores / programadores de hardware, algunos de los cuales pueden proporcionar análisis del consumo en tiempo real y funciones básicas de análisis lógico.

Si bien Microchip cuenta con una serie de módulos inalámbricos precertificados para largas y cortas distancias (LoRa y Wi-Fi, respectivamente), el segmento industrial recurre más a conexiones por cable que se suelen realizar a través de Ethernet.

Microchip, tras su adquisición de Microsemi, ahora dispone de una potente oferta en el segmento de Ethernet Industrial, incluido su catálogo de productos para IEEE® 1588 PTP, que obtiene los datos de los nodos a gran velocidad, puntualmente y en entornos redundantes.

Hemos colaborado con los líderes en el segmento de servicios IoT, como Google, Amazon Web Services y Microsoft Azure, desarrollando kits de evaluación de bajo coste como AVR-IoT, PIC-IoT y SAM-IoT, que ahora permiten establecer conexiones muy rápidas y seguras con la nube.

Por último, y no por ello menos importante, Microchip ofrece una completa gama de circuitos integrados de seguridad destinados tanto a nodos distribuidos y basados en microcontroladores de pequeño tamaño hasta soluciones TPM (Trust Platform Module) que incorporan todas las funciones y resultan adecuadas para plataformas basadas en Windows o Linux. Algunos dispositivos básicos de esta gama ya cuentan con certificados de raíz de confianza registrados con los principales proveedores de servicios web, lo cual permite aprovechar de inmediato los kits para IoT antes citados.

 

IoT promoverá la demanda de dispositivos sin contacto e inteligentes.
Estos son los principales retos que se presentan.

Microchip

La pandemia global de Covid19 también demostró la predominancia del contacto de las personas con botones y pantallas táctiles. La gran cantidad de jabón desinfectante de manos utilizada para combatir la exposición al virus resaltó la importancia de las interfaces de usuario sin contacto. Microchip dispone de productos tanto de tecnología Q-Touch como soluciones discretas listas para usar y con microcontrolador integrado, así como para reconocimiento de gestos 3D, que ofrecen el equilibrio adecuado entre supresión del ruido y sensibilidad en entornos con un alto nivel de ruido eléctrico, como las plantas industriales.

La capacidad de añadir tanta capacidad de cálculo de bajo coste / bajo consumo a estos sensores locales aumenta la exactitud de detección y disminuye la carga en la red IoT e incrementa el nivel de corrección autónoma de errores.

Miles de millones de nodos en Internet que generan pequeños paquetes de datos representan la situación más complicada posible desde el punto de vista del enrutamiento, por lo que resultará complicado durante algún tiempo hallar el equilibrio óptimo entre la inteligencia del nodo distribuido y la confianza en una conexión continua a la nube. La infraestructura necesaria para dirigir correctamente todos estos pequeños paquetes de manera determinística supone una dificultad muy distinta para el enrutamiento que la transmisión de una película.

La seguridad es una gran preocupación en los dispositivos IoT. ¿Cómo lo aborda Microchip en sus soluciones?

Microchip:

Toda la cadena de custodia, tanto para aplicaciones de nodos distribuidos como en los canales de datos, se mantiene gracias a los circuitos integrados de seguridad antes citados. Estas funciones vienen incorporadas en muchos microcontroladores/ microprocesadores de Microchip y se complementan con nuestros circuitos integrados de seguridad para mantener una vía de confianza absoluta.

La protección de las aplicaciones de los nodos distribuidos se garantiza por medio del arranque seguro, la transmisión inalámbrica (OTA) segura o las actualizaciones del canal físico, la protección frente a intentos de sabotaje y el cifrado de las direcciones de la memoria de datos que ofrecen nuestros microcontroladores/microprocesadores. La suma de estas funciones garantiza la ejecución de la imagen correcta y protege frente a intentos de contaminación o copia por parte de agentes externos no autorizados.
Los elementos seguros integrados proporcionan una cadena de confianza adicional que abarca los sensores y los actuadores a los que está conectado el nodo distribuido con el fin de suprimir la posibilidad de manipulación del hardware.
Microchip también ofrece servicios de programación que garantizan la máxima atención a la seguridad durante la implementación de certificados raíz y claves de cifrado según los estándares aceptables por los principales proveedores de servicios web.
La protección del canal de datos se puede obtener por medio de certificados de confianza raíz rastreables que permiten una conexión segura a la nube y el envío de mensajes en un canal seguro. La rotación de las claves de cifrado es una metodología de seguridad utilizada habitualmente gracias a los cuales nuestros elementos seguros integrados nunca dejan expuestas las claves privadas al exterior del dispositivo seguro, lo cual facilita su implementación.

¿Cuáles serán las principales innovaciones y áreas en IoT que impulsarán el crecimiento de la industria de semiconductores en los dos próximos años?

Microchip:
El despliegue generalizado de 5G sigue ralentizando algunos aspectos en el entorno IIoT. Empieza a haber una cobertura aceptable de NB-IoT y LTE-M, por lo que el reparto apropiado entre estas dos tecnologías complementarias está llamada a marcar algunas tendencias en la industria de semiconductores. Las tarjetas de evaluación que combinan microcontroladores y juegos de circuitos de RF empiezan a estar disponibles en la web en paralelo a la creciente competencia entre esta tecnología, en algunos casos, con las soluciones basadas en LoRa.
Otro segmento interesante y de posible crecimiento ha sido la monitorización ambiental más allá de lo que ofrecen las estaciones meteorológicas convencionales. Los incendios ocurridos en California, junto con el interés actual en los niveles de CO2 a raíz de la pandemia de Covid19, han aumentado el grado de complejidad que conlleva la monitorización de la calidad del aire. La necesidad de medir correctamente los niveles de polución del aire supone una dificultad creciente en el mercado de sensores.
Microchip, al igual que otras compañías de semiconductores, sigue innovando como respuesta continua al mundo tras la pandemia de Covid19 y presenta productos que facilitarán la disponibilidad de soluciones más económicas.

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