Embedded World 2023: Zwischen Mikrocontrollern, Bildschirmen und Popcornmaschinen

Auf der Embedded World zeigen Hunderte Hersteller alles, was für industrielle Computer interessant ist. Einiges hätten wir auch gern privat.

16. März 2023 um 08:50 Uhr / Ein Bericht von Johannes Hiltscher

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Großer Andrang: Die Embedded World 2023 war gut besucht. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de) — Großer Andrang: Die Embedded World 2023 war gut besucht. Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de

Die Embedded World ist eine der wichtigsten Messen für eingebettete Elektronik - also alles vom Mikrocontroller für die smarte Glühbirne bis zur Industriesteuereinheit. Wir haben uns in Nürnberg zwischen den Hunderten Ausstellern umgesehen. Die Messe ist in erster Linie eine Industriemesse, überraschende Produktvorstellungen gibt es hier nicht. Die Anbieter präsentieren ihre Produkte und knüpfen Kontakt zu potenziellen Kunden.

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Es ist aber keineswegs eine trockene Veranstaltung, die Aussteller geben sich viel Mühe, auf sich aufmerksam zu machen. Nur einige Stände chinesischer Anbieter wirken wie mit Word 97 entworfen. Das Spektrum der Produkte und Dienstleistungen ist extrem breit: Es reicht vom fertigen Computer bis zu den Einzelteilen, aus denen er zusammengebaut ist.

Aber auch Softwareanbieter und Dienstleister stellen aus - dieser Text entsteht während eines Vortrags von Cadence zu Entwurfssoftware für die Entwicklung sicherheitskritischer Hardware. Dabei zeigt sich, wie breit der Embedded-Markt mittlerweile ist: An der einen Ecke werden Mikrocontroller ausgestellt, die meisten mittlerweile mit 32-Bit-Architektur, an einer anderen finden sich große Stände von Microsoft und Amazon Web Services. An einigen Ständen geht es nur um Kabel, Antennen oder Steckverbinder.

Einige Trends lassen sich schnell erkennen: Kaum etwas kommt noch ohne drahtlose Verbindung aus, künstliche Intelligenz und Bildverarbeitung finden sich an allen Ecken. Ein weiteres großes Thema ist Sicherheit: Die hier gezeigte Technik wird oft in sensiblen Bereichen eingesetzt, abgesichert wird alles vom möglichen Ausfall über die Kommunikation bis hin zum Hypervisor, der die friedliche Koexistenz sicherheitskritischer Anwendungen mit einem normalen Betriebssystem garantieren soll.

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Schwerpunkte Industrie und Automobil

An den Ständen der Hersteller von Mikrocontrollern und Systems on Chip (SoC) dreht sich vieles um Anwendungen im Auto. Der erwähnte sichere Hypervisor stammt von STM, am Stand von Renesas steht neben einem 400V-Inverter für Elektroautos ein Aufbau, der Schallquellen ortet.

Bild 1/20: Noch nicht die einfachsten Bauteile auf der Embeded World: Kondensatoren und Induktivitäten. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 2/20: Für die robusten Tablets von Msi gibt es viel Zubehör. Mit Docking Station werden sie zum Bürorechner. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 3/20: Wer ein Display braucht wird definitiv fündig. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 4/20: Dank winziger LEDs ist dieses Display transparent. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 5/20: Lockt Messebesucher fast so gut wie eine Pocornmaschine: Ein Wafer am Stand von imec IC-link. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 6/20: Gekoppelt haben diese drei Pitayas sechs Kanäle. Die Abtastrate bleibt allerdings bei 125 MSamples. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 7/20: Auf diesem Tisch steht über eine viertel Million Euro. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 8/20: Wasser und Computer können auch Freunde sein. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 9/20: Dieser Laser fertigt Platinen so schnell, dass wir kaum ein gutes Foto davon machen konnten. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 10/20: Der Platinenlaser in Aktion: Hier wird gerade das nicht benötigte Kupfer abgelöst. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 11/20: Die bunteste Attraktion: Eine aufwändig dekorierte Carrerabahn. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 12/20: Ohne Platine geht nichts, auf der Embedded World sind mehrere Fertiger vertreten. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 13/20: Beliebt: Eine Popcornmaschinen, um Messegänger an den Stand zu locken. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 14/20: Netzteile in dutzenden Varianten. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 15/20: Canonical ist nur einer von vielen Linux-Anbietern auf der Messe. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 16/20: Die Anschlüsse verraten: In diesem Inverter fließen große Ströme. Er ist für 100 kW ausgelegt. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 17/20: Von klein bis groß gibt es Mainboards auch mit Chips von AMD. Oben in der Mitte ein SoM. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 18/20: Darfs noch ein LAN-Port mehr sein? Bei Msi gibt es bis zu vier. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 19/20: Das sind nur die Jetson-Boards eines Herstellers! (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Bild 20/20: Das Gehäuse sagt viel über die Persönlichkeit eines Produkts. (Bild: Johannes Hiltscher, Golem.de)

Gedacht ist das als Totwinkelerkennung für autonome Fahrzeuge. Ein Mikrofonarray nimmt die Geräusche umgebender Fahrzeuge auf, ein Mikrocontroller entfernt mittels KI Hintergrundgeräusche und berechnet anhand der unterschiedlichen Lautstärken die Position der verbleibenden Schallquellen. KI findet sich auch an diversen anderen Stellen: An dem einen Stand verpasst sie den über eine Kamera gefilmten Schaulustigen ein digitales Skelett, an einem anderen prüft sie Kekse - die stellvertretend stehen für beliebige andere Produkte, die automatisch inspiziert werden.

Neben STM, Microchip, Infineon und Renesas stellt auch Raspberry Pi aus - hier versichert man uns nochmal, dass ab dem zweiten Halbjahr die beliebten Boards wieder verfügbar sein sollen. Die haben auch in der Industrie ihre Freunde gefunden, der guten Linux-Unterstützung sei Dank. Bei der Produktentwicklung ist die Raspberry Pi Foundation in den vergangenen Jahren zudem mehr auf die Industrie zugegangen. Ein natürlicher Schritt, sagt der Mitarbeiter, mit dem wir uns unterhalten. Beim Mikrocontroller RP2040 müsse sich die Konkurrenz allerdings noch nicht fürchten, hier gebe es noch wenige Industrieprojekte - zu neu.

Für den Einsatz in der Industrie werden reihenweise Mainboards, Speicher, SSDs und Gehäuse ausgestellt. Deren Hersteller bedienen oft auch den normalen Consumer-Markt.

Viele Produkte wirken vertraut

Ein großer Teil der Aussteller ist nicht allein auf den Embedded-Markt spezialisiert. Teils verschwimmen die Grenzen zum normalen Consumer-Produkt, etwa bei den Herstellern von SSDs und Flash-Speicher. Das liegt auch der Breite des Marktes: Während teils ein anderer Formfaktor genügt, ist in anderen Fällen mehr Robustheit gefragt.

Daher finden sich neben normalen NVMe-SSDs auch eMMC-Module und (noch) exotischere Speicher wie Resistive RAM (ReRAM). Der speichert Daten nicht in Form elektrischer Ladung, sondern anhand der Änderung eines elektrischen Widerstands. Das Unternehmen Weebit Nano bietet ihn Kunden für die Integration in ihre Schaltungen an, aktuell allerdings nur in einem 130-nm-Prozess beim Halbleiterhersteller Skywater. Die Verkleinerung auf 22 nm und eine Verzehnfachung der Haltbarkeit auf 100.000 Schreibvorgänge sind aktuell in der Entwicklung.

Neben den bekannten Anbietern wie Kioxia finden sich auch viele vollkommen unbekannte wie SCY aus China. Das Unternehmen kauft, so lassen wir uns erklären, Wafer von Flash- und DRAM-Herstellern und fertigt damit eigene Chips. Die werden in OEM-Produkte verbaut - kein Wunder, dass wir das Unternehmen nicht kennen, sein Name taucht nie auf.

Computer von klein bis groß

Zumindest bei den Industrie-Computern und -Mainboards sieht das anders aus: Mit Asus, Asrock und Msi finden wir hier viele bekannte Namen.

Abgesehen vom Formfaktor, so sagt uns ein Mitarbeiter von Asrock, seien die Mainboards auch kaum anders als Consumer-Boards: Auch hier sind Prozessoren von AMD und Intel verbaut, viele sind nicht einmal für einen erweiterten Temperaturbereich entworfen. Dafür gibt es andere Besonderheiten: RS-232-Ports, die etwa bei vielen Maschinen zur Ansteuerung genutzt werden, und mehr Netzwerkanschlüsse, um verschiedene Netze zu trennen.

Wem die normalen Industrie-Boards nicht reichen, der wird bei Lexsystem aus Taiwan fündig: Hier bewirbt man ein Military Grade System - mit Intel-Prozessor. Auf Nachfrage erfahren wir, dass sich das in erster Linie auf die Robustheit bezieht. Es sind etwa besonders fest sitzende Stecker verbaut, die Komponenten hingegen sind Standard. Einige der Industrie-Boards kommen mit KI-Beschleuniger von Hailo.

Die Qual der Mainboard-Wahl

Neben den bekannten Herstellern tummeln sich noch diverse, die allein auf die Industrie spezialisiert sind. Sie bieten neben vollständigen Mainboards auch sogenannte Systems on Module (SoM) an. Dabei sitzen auf einem wenige Quadratzentimeter großen Modul ein Prozessor, SoC oder FPGA und Speicher. Die Module können Kunden auf eigene Schaltungen setzen, so erhalten sie ein auf ihre Bedürfnisse angepasstes Mainboard. Natürlich dürfen auch besonders robuste Notebooks, Tablets und Smartphones nicht fehlen. Die sind staub- und wasserdicht und überleben problemlos Stürze aus 1,5 m Höhe.

Beim Gang durch die Hallen fällt auf: Viele Hersteller bieten fast die selben Produkte an, allein Boards mit Nvidias Jetson-SoC sehen wir an mindestens einem Dutzend Ständen. Häufiger als Jetson-Boards sehen wir aber ein anderes Bauteil: Displays.

Tausende Displays, Technik für 100.000 Euro

Eine halbe Halle füllen allein die Hersteller von Displays. Hier gibt es alles, vom einfachen monochromen LCD über kleine OLED-Displays bis hin zu Mini-LED-Displays und Digitizern für Touchscreens. Besonders interessant finden wir ein transparentes Display von Tianma. Die verbauten Mini-LEDs sind so klein, dass sie lediglich als grauer Schleier zu sehen sind.

Ähnlich groß wie die Auswahl an Displays ist die Auswahl an Dienstleistern. Hier findet sich für jedes Problem eine Lösung, sei es ein PCIe-Treiber für Windows oder ein passendes Linux-System. Selbst einen eigenen Chip könnten wir uns fertigen lassen, das bietet etwa die Dienstleistungsabteilung IC-Link des belgischen Halbleiterforschungszentrums Imec an. Über sie könnten wir unser Chip-Design bei TSMC fertigen lassen.

Gedacht ist das für Prototypen und Kleinserien, die Chips entstehen als sogenannte Multi Project Wafer. Dabei teilen sich mehrere Chip-Designs die teuren Masken, erst so lassen sich kleine Mengen an Chips überhaupt zu überschaubaren Kosten herstellen. Ab 100 Stück sind wir dabei, leider aber auf ältere Prozessknoten beschränkt. Dafür bekommen wir unsere Chips fertig verpackt.

Technik zum Testen von günstig bis sehr teuer

Auch die Technik zum Testen unseres selbst entwickelten Chips finden wir auf der Embedded World. Und zwar in breiter Preisspanne: Bei rund 450 Euro beginnt das Board von Red Pitaya, das sich über den Browser bedienen und mittels Python mit eigenen Messfunktionen erweitern lässt. Zudem lassen sich mehrere Boards synchronisieren, um mehr Kanäle zu bekommen.

Aber auch klassische Oszilloskope und Spectrum Analyzer sind ausgestellt. Der Stand von Keysight etwa liegt direkt neben dem von Uni-Trend, preislich und funktional trennen beide Welten: Die Geräte von Uni-Trend kosten wenige hundert Euro und messen im Bereich einiger hundert Megahertz. Am Stand von Keysight lassen wir uns zwei Geräte erklären, die im Preissegment eines voll ausgestatteten Oberklassewagens liegen: Das günstigere der beiden Oszilloskope kostet 135.000 Euro.

Dafür gibt es aber auch acht Kanäle mit jeweils 16 GSamples, 10 Bit Auflösung und einer Speichertiefe von mindestens 100 Millionen Messpunkten (Mega Points, Mpts). Beide Geräte verfügen über umfangreiche Funktionen, mit denen sich testen lässt, ob ein Signal vorgegebenen Anforderungen erfüllt. Außerdem können sie das Frequenzspektrum der abgetasteten Signale darstellen, für 10.000 Euro mehr bekommen wir zudem noch eine sogenannte Digital Down Conversion (DDC), die eine Trägerfrequenz entfernt.

Abseits des guten Gesamteindrucks sind uns vom Gang durch die Messehallen einige Produkte besonders in Erinnerung geblieben.

Kurioses und Spannendes

Einige der ausgestellten Produkte mögen kurios erscheinen, zumindest sofern man selbst sich noch nicht mit dem konkreten Problem konfrontiert sah. Einen nachhaltigen Eindruck auf uns macht ein Computer, der zur Hälfte im Wasser steht und von oben permanent begossen wird. Alle Anschlüsse sind mit Schraubkappen versehen, so dass er dauerhaft in feuchten Umgebungen eingesetzt werden kann.

Von Rafi, das Unternehmen ist auf die Entwicklung von Mensch-Maschine-Schnittstellen spezialisiert, bekommen wir einen Taster, der zwei Schalter enthält. Gedacht ist er für sicherheitskritische Anwendungen, durch die zwei Schalter soll ein Ausfall erkannt werden. Möglich ist das, weil ein Öffner und ein Schließer integriert sind.

Besonders gefällt uns ein Laserschneider von LPKF, der für die Prototypenfertigung von Platinen gedacht ist: Anstelle einer Säure entfernt ein 11 Watt starker Diodenlaser überschüssiges Kupfer. Das wird nicht einfach verbrannt, sondern zunächst in Streifen geschnitten, nachdem die Kontur der Leiterbahnen gelasert ist. Dann wird der Laserstrahl defokussiert, das zu entfernende Kupfer so nur noch erhitzt, wodurch es sich ablöst und weggeblasen wird. Leider ist die Anlage mit 130.000 Euro für Hobbyelektroniker zu teuer.

Ebenfalls interessant finden wir einen FPGA namens Gatemate. Entwickelt wurde er in Köln von Cologne Chip, gefertigt wird er von Globalfoundries in Dresden . Dass der Chip komplett in Deutschland entsteht, ist die eine Besonderheit und Hauptargument für viele Kunden, da hierdurch Lieferkettenprobleme minimiert werden sollen. Noch interessanter finden wir allerdings eine zweite Besonderheit: Die Synthese erfolgt mit dem Open-Source-Werkzeug Yosys.

Messehalle oder Spielhalle?

Besonders auffällig sind die Stände der Distributoren, die Bauelemente verkaufen: Bei Digikey stehen einarmige Banditen, Farnell hat Automaten aufgestellt, die gegen einen QR-Code ein paar Socken oder einen Raspberry Pi Pico ausspucken. Auch beliebt sind Popcornmaschinen, die an mehreren Ständen stehen.

Bei Codico, einem Unternehmen, das nicht nur Komponenten vertreibt, sondern auch Design-Dienstleistungen anbietet, steht eine knallbunte Autorennbahn. Daneben fährt ein Fahrrad fahrerlos vor sich hin - es steht zum Glück in einem Ständer. Eigentlich geht es dabei um den Akku, der den Elektromotor des Rads antreibt. Denn in dem steckt eine Platine, die ein Kunde von Codico herstellt.

Schon einige Zeit vor Messeschluss gehen viele Aussteller zum gemütlichen Teil des Tages über: Statt Kaffee wird jetzt Bier serviert. Wir sind schließlich in Franken. Unser Ausflug hat sich gelohnt, wir haben viel Spannendes gesehen - und von Digikey ein Platinen-Lineal bekommen. Die Kugelschreiber hatte zuvor schon ein älteres Ehepaar geplündert.

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