Das Angebot von zahlreichen technischen Lösungen und Ansätzen war, wie erwartet, auch diesmal sehr breit. Die Parallelveranstaltungen, wie Laserworld of Photonics und World of Quantum haben das ohnehin schon breite Spektrum noch einmal erweitert.
Wie gewohnt war ich mit kritischem Blick unterwegs – auf der Suche nach echten Innovationen und mit dem Anspruch, Hypes von substanzvollen Neuerungen zu unterscheiden. In diesem Beitrag greife ich eines der Themen auf, das mein Interesse geweckt hat. Mein Besuch am Messestand der Nuvoton Technology Germany GmbH lieferte den konkreten Impuls für diesen Beitrag.
Die stille Evolution: Wie sich Mikrocontroller in den letzten 15 Jahren verändert haben
Wenn wir auf die Basis und Voraussetzungen für die innovativen technischen Veränderungen schauen – abseits von Hypes und Marketingkommunikation – fällt es nicht schwer, die stille Evolution der wirklich wichtigen Bausteine in den Blick zu nehmen: Mikroprozessoren und Mikrocontroller.
Statt gleich über IoT, KI oder andere große Technologietrends zu sprechen, konzentrieren wir uns auf die stille, aber tiefgreifende Evolution unserer Mikrohelden: Mikrocontroller und Mikroprozessoren. In diesem Beitrag rücken wir vor allem die Mikrocontroller in den Fokus – jene kleinen Chips, die Geräte denken, messen und steuern lassen. Ob Zahnbürste, Türsteuerung oder Sensor in einer Industrieanlage – überall steckt ein Mikrocontroller drin.
Firmen wie Nuvoton, Microchip oder STMicroelectronics haben diesen Bereich in den letzten 15 Jahren kontinuierlich vorangetrieben. Und auch wenn das für viele unsichtbar bleibt, ist die Entwicklung bemerkenswert. Die fünf wichtigsten Meilensteine bezeugen diese Evolution ganz gut. Sie zeigen, wie Mikrocontroller immer leistungsfähiger, sicherer und vielseitiger geworden sind.
- Das Internet der Dinge: Ein großer Traum, der Entwicklung anstieß
Das IoT ist bis heute ein unfertiger Traum – aber es hat einen technologischen Schub ausgelöst, der Mikrocontroller deutlich weitergebracht hat.
Um 2010 tauchte der Begriff Internet of Things (IoT) in fast jeder Technikpräsentation auf. Die Idee: Geräte sollten miteinander sprechen – der Kühlschrank soll Milch nachbestellen, der Sensor in der Fabrik eine Fehlfunktion melden, bevor sie entsteht.
Doch die Realität hinkt der Vision noch hinterher:
- Viele IoT-Produkte funktionieren nur innerhalb eines geschlossenen Systems.
- Die große Interoperabilität blieb aus.
- Sicherheit, Stabilität und Wartung sind komplex.
Und trotzdem: Der Hype um IoT hat die Mikrocontroller-Technik massiv beeinflusst. Die Hersteller begannen, ihre Chips mit Funkmodulen, Energiesparmodi und integrierten Sensor-Schnittstellen auszustatten – um für diese vernetzte Zukunft gerüstet zu sein.
- Der Mikrocontroller wird zum Mini-System
Der moderne Mikrocontroller ist kein einfacher Rechenkern mehr – er ist ein vollständiges Mini-System, das messen, entscheiden und steuern kann.
Früher war ein Mikrocontroller einfach: ein kleiner Prozessor mit Speicher. Für Sensoren, Displays oder Energieverwaltung brauchte man externe Bauteile.
Seit etwa Mitte der 2010er-Jahre sind viele dieser Funktionen direkt im Mikrocontroller integriert:
- Sensor-Eingänge (z. B. Spannung, Temperatur)
- Digitale Schnittstellen (SPI, UART, I²C)
- Motorsteuerung, Touch-Erkennung, PWM
- Energiemanagement und Sleep-Modi
Das spart nicht nur Platz und Kosten, sondern macht auch batteriebetriebene Geräte möglich, die jahrelang ohne Wechsel laufen.
- ARM Cortex-M: Ein gemeinsames Herz für viele Hersteller
ARM Cortex-M hat die Branche standardisiert – Entwickler können sich auf Funktionen konzentrieren, statt auf Unterschiede zwischen Herstellern.
Vor 15 Jahren war der Markt für Mikrocontroller stark fragmentiert – jeder Hersteller hatte seine eigene Architektur, Programmierung war oft herstellerspezifisch. Dann veränderte ein Unternehmen aus Großbritannien – ARM – diese Situation grundlegend, indem es eine standardisierte Prozessorarchitektur namens Cortex-M anbot, die viele Hersteller lizenzierten.
Heute bauen fast alle modernen Mikrocontroller auf Cortex-M auf:
- Skalierbar von energiesparend (M0+) bis leistungsstark (M7)
- Einheitliche Tools & Programmiermodelle
- Große Community und Wiederverwendbarkeit von Code
- Sicherheit wird zum Muss – direkt im Chip
Der Mikrocontroller muss sich heute nicht nur steuern – sondern auch verteidigen können.
Sobald Geräte mit dem Internet verbunden sind, sind sie auch angreifbar. Das gilt auch für Mikrocontroller, z. B. in Smart Locks, Messgeräten oder Maschinensteuerungen.
Deshalb integrieren moderne MCUs heute Funktionen wie:
- Secure Boot – nur signierte Firmware darf starten
- Krypto-Engines – Verschlüsselung direkt im Chip
- TrustZone / Sicherheitszonen – Trennung von kritischem Code
- Einmalige Hardware-IDs zur Fälschungssicherheit
In vielen Bereichen – wie Medizin, Industrie oder Energie – ist solche Sicherheit inzwischen gesetzlich vorgeschrieben.
- Künstliche Intelligenz und Edge Computing – direkt auf dem Chip
Der Mikrocontroller wird nicht nur kleiner, schneller und sparsamer – er wird auch schlauer.
Was früher nach Science Fiction klang, ist heute Realität: KI-Modelle laufen direkt auf Mikrocontrollern – sogar auf solchen mit wenigen Kilobyte Speicher.
Dank spezieller Tools und optimierter Modelle (TinyML) können MCUs:
- Sprache erkennen („Licht an!“)
- Bewegungen analysieren (Sturz, Schritte, Maschinenvibration)
- Muster im Sensorverlauf finden – ohne Cloud, in Echtzeit
Das spart Energie, schützt Daten und macht Geräte intelligenter – etwa bei Wearables, predictive Maintenance oder smarter Sensorik.
Was früher ein simpler Steuerchip war, ist heute ein hoch integriertes, sicheres, intelligentes Mini-System. Die Entwicklungen der letzten 15 Jahre haben Mikrocontroller in eine neue Liga gehoben – leise, aber konsequent. Und wer heute ein Produkt entwickelt, das misst, steuert oder kommuniziert, hat mehr Möglichkeiten als je zuvor.
Ein zentrales Problem bei der Umsetzung KI-gestützter Funktionen auf Mikrocontrollern ist nach wie vor die Komplexität der Umsetzung: Modelle müssen quantisiert, in Code übersetzt, eingebunden, geflasht und schließlich getestet werden – meist unter engen Ressourcenbedingungen.
Werkzeuge wie etwa das NuML Toolkit von Nuvoton zielen darauf ab, den bislang fragmentierten Entwicklungsprozess durch eine stärkere Integration zu vereinfachen. Damit zeichnet sich eine Tendenz im KI-basierten Embedded-Bereich ab, komplexe Workflows zugänglicher und effizienter zu gestalten.